多天線魯棒頻譜感知方法研究.pdf

1、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是解決現(xiàn)存頻譜危機(jī)的幾個(gè)主要備選方案之一，而頻譜感知技術(shù)作為確保認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的非盲頻譜感知方法受限于主用戶先驗(yàn)信息的獲取，而盲頻譜感知方法大多存在魯棒性不足的問(wèn)題，難以滿足認(rèn)知無(wú)線電的實(shí)際應(yīng)用的要求。本文旨在提高認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知方法的可靠性和有效性，因而具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文從認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)的通信環(huán)境出發(fā)，改良現(xiàn)有頻譜感知方法的檢測(cè)模型，使之更

2、貼近于實(shí)際情形。再通過(guò)所得模型推導(dǎo)出新的檢測(cè)器，從而在檢測(cè)性能和魯棒性方面得到顯著的提升。另外，我們對(duì)所提出的方法的檢測(cè)性能進(jìn)行了理論分析。
　　本文針對(duì)頻譜感知的一些特定場(chǎng)景給出了不同的解決方案。針對(duì)多用戶協(xié)作感知應(yīng)用，本文首先闡述該應(yīng)用中非均勻背景噪聲產(chǎn)生的原因，同時(shí)針對(duì)這一類型的噪聲建立新的檢測(cè)模型。然后，根據(jù)廣義似然比檢驗(yàn)準(zhǔn)則推導(dǎo)出一種新的檢測(cè)器，即Hadamard比檢測(cè)算法。隨后，對(duì)該檢測(cè)器進(jìn)行性能分析。具體來(lái)講，運(yùn)用矩

3、量法推導(dǎo)出該檢測(cè)器Beta分布形式的近似虛警概率和檢測(cè)概率。最后，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證所得結(jié)論：首先通過(guò)蒙特-卡洛實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所得近似分布的精度，然后采用接收機(jī)工作特性作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，將本章所得檢測(cè)器與現(xiàn)有檢測(cè)器進(jìn)行比較。結(jié)果表明，該檢測(cè)器較現(xiàn)有方法具有更好的魯棒性和更高的檢測(cè)精度。
　　當(dāng)參與協(xié)作的次用戶配置了多天線時(shí)，該次用戶各天線對(duì)應(yīng)信道之間的相關(guān)性會(huì)顯著增強(qiáng)。為了充分利用這一信號(hào)相關(guān)特性，本文提出了一種基于數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣體積的頻

4、譜感知方法。在性能分析中，首先采用Delta方法計(jì)算檢測(cè)器近似的一階和二階矩，然后通過(guò)矩量法獲得了其Gamma分布形式的虛警概率和檢測(cè)概率。最后采用數(shù)值仿真驗(yàn)證理論虛警概率和檢測(cè)概率的精度。結(jié)果表明，Hadamard比算法與基于體積的算法的檢測(cè)性能各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)次用戶類型來(lái)選取合適的檢測(cè)器。
　　若主用戶信號(hào)具有非圓特性，那么次用戶感知該段頻譜時(shí)，主用戶信號(hào)的非圓特性往往是可以預(yù)先獲知的。因此，這一信息應(yīng)當(dāng)作為一種先驗(yàn)

5、知識(shí)考慮在檢測(cè)模型中。然而，雖然非圓信號(hào)在通信系統(tǒng)中十分常見(jiàn)，現(xiàn)有的頻譜感知方法卻幾乎全部將主用戶信號(hào)默認(rèn)為圓信號(hào)。當(dāng)主用戶信號(hào)為非圓時(shí)，協(xié)方差矩陣不能夠完全刻畫(huà)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，忽視信號(hào)的非圓特性將導(dǎo)致偽協(xié)方差矩陣所包含的信息被丟失，因此不是最優(yōu)的檢測(cè)方法。本文針對(duì)非圓主用戶信號(hào)，根據(jù)廣義似然比檢驗(yàn)準(zhǔn)則提出了一種基于廣義線性變換的頻譜感知方法。此外，本文采用漸近展開(kāi)式的方法得到了檢測(cè)器卡方分布形式的近似虛警概率。仿真結(jié)果顯示，當(dāng)主用戶信