基于循环平稳特征的协作频谱检测算法研究

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1、分类号TN929.5密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-02013重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于循环平稳特征的协作频谱检测算法研究英文题目TheResearchofCooperativeSpectrumSensingBasedonCyclostationary学号S130201013姓名方源学位类别工学硕士学科专业计算机科学与技术指导教师马彬副教授完成日期2016年4月17日作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要在认知无线电网络中，认知用户（次用户）通过频谱检测感知到授权频谱空闲并伺机

2、接入，使空闲频谱资源得到更加充分地利用，从而为解决当前无线通信中频谱紧缺问题提供了一种有效思路。由于频谱检测是后续频谱切换、频谱分配的前提，所以其检测的高效性和准确性至关重要。能量检测作为当前频谱检测的主要手段，其检测性能易受噪声功率不确定性、低信噪比等因素影响，同时，当前无线通信网络中用户业务量激增、存在恶意用户等情况，均将导致传统能量检测性能剧烈下降甚至失效。基于循环平稳特征的频谱检测方法，可以有效区分信号和噪声，并且可以根据信号的循环平稳特征识别不同信号，克服了传统能量检测在复杂环境下频谱检测性能下降的问题。同时，随着当前终端处理器的性能大幅提升，弥补了循环平稳

3、特征检测算法计算复杂度高的不足，因此，本文探讨基于循环平稳特征的协作频谱检测方法具有重要的现实意义。针对授权用户（主用户）在检测周期内随机接入授权频谱而导致的检测性能下降问题，本文提出一种基于循环平稳特征的改进频谱检测算法。该算法的核心思想是，将检测周期均分为前半段和后半段，然后将后半段的循环平稳特征统计量累加到前半段上，在不延长检测时间的前提下，提高了整个检测时间内的判决统计量，从而提高了系统的频谱检测性能。从理论上详细分析了算法改进之后的检测概率，虚警概率和吞吐量变化，并且仿真结果表明，该算法的检测性能和数据吞吐量均得到改善。在上述对循环平稳检测算法改进的过程中，

4、循环平稳特征检测相对于能量检测表现出了更好的检测性能，因此，考虑将其与协作检测相结合，提高当前认知无线电安全领域中对于恶意用户的检测效能。认知无线电安全领域中，恶意模仿主用户攻击是当前研究的热点问题之一，现有的抵御恶意模仿主用户攻击策略，有着应用环境特殊、协作方法复杂等缺点。针对上述情况，本文提出一种基于循环平稳特征的协作频谱检测算法，该算法通过对次用户的本地判决结果进行统计分析，并与不含有恶意用户情况下的理论统I重庆邮电大学硕士学位论文摘要计特性做比较，来识别系统是否受到恶意用户攻击。仿真结果表明，该算法在保证良好频谱检测性能的同时，又可以有效抵御恶意模仿主用户攻击

5、。关键词：认知无线电，恶意模仿主用户攻击，协作频谱检测，循环平稳特征II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractInCognitiveRadio(CR)networks，SecondaryUsers(SUs)performspectrumsensingwaittingtoaccessthelicensedband,thisimprovestheutilizationratioofthelicensedbandandisoneoftheeffectivemethodtosolvethelackofradiospectrum.Spectrumsensingisthebas

6、icofthespectrumsharing,spectrumreconfiguration,etal,soitsefficencyandaccuracyisveryimportant.Energydetectionhasbecomethecommonmethodofspectrumsensing,butitsperformancesuffersseriouslyfromtheNoisePowerUncertainty(NPU),thelowSignal-to-Noise(SNR)environment,etal.Asthewirelesscommunicatione

7、nvironmentbecomesmoreandmorecomplex,suchasthehighbusinessvolume,existingmalicioususers,etal,thesensingperformanceoftraditionalenergydetectiondeclinesfast,eveninvalid.ThespectrumsensingbasedonCyclostationarycandistinguishthesignalandnoise,evenrecognizethedifferentsignalsaccordin