無線頻譜環(huán)境認知技術研究.pdf

1、隨著通信技術的革新以及社會需求的不斷增大，無線通信在發(fā)揮著重要作用的同時，也面臨著諸多問題與矛盾。如：無線頻譜傳統(tǒng)的固定靜態(tài)分配機制與當今無線頻譜靈活性需求的矛盾；多種通信標準下網絡異構化的現狀與接入和服務大融合需求現狀的矛盾；無線頻譜資源的短缺性與無線頻譜資源利用低效性的矛盾等等。
　　為解決以上的問題與矛盾，人們提出并研究了認知無線電技術。該技術的原理是無線網絡中的認知用戶可以對網絡的頻譜環(huán)境進行檢測、分析、學習、推理和規(guī)劃，

2、在不干擾主用戶的前提下，利用相應的檢測結果重構工作頻率、發(fā)射功率、調制方式等參數，進而在時域、空域、頻域等多維度使用頻譜資源，提升頻譜資源的利用率。面對無線頻譜環(huán)境這個多標準、多模式、異構網絡的復雜環(huán)境，要把認知無線電從理論變成實現，就要逐一攻克無線網絡的環(huán)境認知、自主決策與網絡重構等核心技術，這其中，無線頻譜環(huán)境的認知技術是實現認知無線電的重要前提和關鍵。環(huán)境認知的任務之一是準確地、實效地對頻譜環(huán)境狀態(tài)進行忙與閑的感知判斷，任務之二是

3、要為認知用戶實現下一步通信傳輸提供足夠的信息支持，即進行信號的區(qū)分和制式的識別。
　　本文深入研究了上述環(huán)境認知環(huán)節(jié)要實現的兩個任務，重點的研究創(chuàng)新集中在以下四個方面：
　　第一是針對現有認知無線電網絡可信融合研究中融合性能與有效吞吐量之間存在矛盾的難題，提出并研究了基于雙門限能量檢測和D-S證據理論的合作頻譜感知算法。在本算法中，本地認知用戶使用雙門限能量檢測技術，即可以保持同單門限能量檢測一樣的時效性，又可以提升檢測的可

4、靠性；融合中心使用證據理論進行軟融合可以進一步加強判決結果的準確度。算法的實現有DIDS和DADS兩種思路，均可提升這一可信融合算法的準確性和時效性，其中重點展開研究的DADS算法中，認知用戶經過雙門限能量檢測后的檢測結果被分為兩類進行處理；對可以在本地直接進行判別的一類，把判別結果以0和1的方式發(fā)送至融合中心；對于另外一類，即檢測數據介于兩個門限值之間，不能直接得出判別結果的，則把檢測的信任度函數發(fā)送至融合中心。融合中心先按照證據理論

5、對第二類軟信息進行數據處理并給出初步判決結果，再與第一類結果一起進行最終的判別。該算法對融合中心來說，相當于先進行了一次節(jié)點選擇，從而減小了網絡傳輸與融合中心的計算負擔。
　　第二是針對所提出的DIDS算法和DADS算法虛警概率較高的問題，重點研究了設置加權系數對融合中心DC總的判決結果的性能影響，并提出了在各個CR用戶的感知結果中引入加權系數的改進算法，從而提升了系統(tǒng)的整體性能和可靠性。仿真結果表明，相比較于單一的 D-S證據理

6、論和常規(guī)的“或”判決、“與”判決等合作感知融合準則，該算法的檢測概率比其他檢測算法的檢測概率性能最大可提升30％，其接收機操作性能曲線（ROC）性能比性能較好的單一D-S證據理論提升3%。
　　第三是針對寬帶系統(tǒng)中混合信號分離的難題，提出了一種應用于認知無線電網絡的混合信號分離算法，該算法的實現步驟是首先通過壓縮感知接收得到混合信號，然后用小波邊緣檢測對接收到的混合信號進行邊緣檢測并得到頻率邊緣，根據所得到的頻率邊緣構建帶通濾波器

7、，再通過盲源分離的方法，將混合信號分離。該算法中重點采用了壓縮感知技術、小波邊緣檢查技術和盲源分離技術。通過仿真實驗表明，這種混合信號的分離方法可以很清晰的把簡單混合信號中的主信號和干擾信號分離出來，具有較好的性能和較低的復雜度。
　　第四是針對認知用戶非合作模式下多制式混合信號識別的難題，提出了一種以識別調制方式為核心的信號制式識別方法，仿真實驗表明，算法可以區(qū)分出多調制混合信號的環(huán)境下四種源信號之中的三種，實現了針對 GSM、