認(rèn)知無(wú)線電微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著無(wú)線通信的迅速發(fā)展，通信方式越來(lái)越多，設(shè)備數(shù)量也日益龐大，對(duì)電磁頻譜的需求量也越來(lái)越大。電磁頻譜作為一種有限的資源，受限于目前固定的頻譜分配策略,可供分配的頻譜資源日益緊張，已經(jīng)嚴(yán)重制約了無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展。
　　為了解決頻譜資源日益短缺的問(wèn)題，世界各國(guó)的研究人員展開(kāi)了廣泛、深入的研究，并在1999年提出了認(rèn)知無(wú)線電的概念：認(rèn)知無(wú)線電是一種智能化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)學(xué)習(xí)周?chē)h(huán)境信息，感知和利用所處環(huán)境的可用頻譜，并且盡可能的

2、減少與主用戶的沖突，一旦主用戶開(kāi)始使用頻譜，認(rèn)知無(wú)線電用戶必須迅速檢測(cè)到主用戶，并退出該頻段。認(rèn)知無(wú)線電被認(rèn)為是解決頻譜短缺問(wèn)題的最終方案，此后迅速成為通信學(xué)界的研究熱點(diǎn)。
　　要實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電，首先必須解決認(rèn)知用戶的頻譜接入問(wèn)題，即頻譜感知。頻譜感知是實(shí)現(xiàn)頻譜管理和共享的基礎(chǔ)和前提。認(rèn)知用戶只有成功感知到頻譜的利用情況，才能決定是否接入感興趣的頻段，同時(shí)不能干擾主用戶信號(hào)傳輸。目前常用的頻譜感知方法有匹配濾波器檢測(cè)、循環(huán)平穩(wěn)特征

3、檢測(cè)、能量檢測(cè)等。其中，匹配濾波器檢測(cè)需要知道主用戶先驗(yàn)信息，循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高，能量檢測(cè)由于計(jì)算簡(jiǎn)單且不需要任何主用戶先驗(yàn)信息，因此得到了最為廣泛的應(yīng)用。
　　認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際環(huán)境中常呈現(xiàn)出噪聲高動(dòng)態(tài)變化、信噪比極低的特征，無(wú)法快速準(zhǔn)確進(jìn)行通信，我們稱之為微弱信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題。
　　由于能量檢測(cè)的普遍適用性和低復(fù)雜度，本文基于能量檢測(cè)算法，通過(guò)與序列檢測(cè)相結(jié)合的方法，提升了能量檢測(cè)在微弱信號(hào)檢測(cè)中的不足。本文提出分段

4、序列能量檢測(cè)的方法。由于傳統(tǒng)序列檢測(cè)采用邊采樣邊接收，邊檢測(cè)邊判決的方法，增加了計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間，我們將采樣點(diǎn)進(jìn)行分段，認(rèn)知用戶每接收到一段數(shù)據(jù)，做一次判決、這樣既改善了能量檢測(cè)的性能，同時(shí)減少了額外開(kāi)銷(xiāo)。
　　分段序列能量檢測(cè)既保留了能量檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，又降低了達(dá)到檢測(cè)性能所需的采樣點(diǎn)數(shù)。但是，在信噪比很低的情況下，分段序列能量檢測(cè)需要的采樣點(diǎn)數(shù)量仍然很大。對(duì)此，我們通過(guò)進(jìn)一步思考，引入了協(xié)作檢測(cè)的方法，將認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中所有認(rèn)知節(jié)點(diǎn)的感知

5、信息上傳至數(shù)據(jù)融合中心，并在融合中心做出最終判決。理論與仿真證明，基于協(xié)作的序列能量檢測(cè)算法能夠極大的改善能量檢測(cè)的性能。
　　在以往對(duì)檢測(cè)算法的研究中，通常不考慮網(wǎng)絡(luò)中其它感知節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的干擾。然而，在多用戶環(huán)境中，來(lái)自其它感知節(jié)點(diǎn)的干擾是始終存在的，而且可能會(huì)嚴(yán)重影響感應(yīng)性能。本文討論了一種全新的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)信號(hào)檢測(cè)模型，較以往的檢測(cè)模型更為貼近實(shí)際情況。我們推導(dǎo)了任意數(shù)目的感知節(jié)點(diǎn)在一定空間內(nèi)隨機(jī)分布時(shí)，感知節(jié)點(diǎn)的虛警概率的表達(dá)式