認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知算法研究.pdf

1、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)為提高頻譜資源利用率，解決頻譜資源緊張這一問(wèn)題提供了一種最佳的解決方案。頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ)，其性能好壞直接關(guān)系著系統(tǒng)的總體性能，因此開(kāi)展此課題的研究具有重要的意義。頻譜感知在實(shí)際環(huán)境中，易受噪聲功率波動(dòng)、低信噪比等條件影響，且在寬帶頻譜感知中，由于通信帶寬不斷增加，模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中采樣速率過(guò)高問(wèn)題凸顯，對(duì)感知設(shè)備的要求越來(lái)越高。為了解決噪聲方差不確定、低信噪比、寬帶通信不同條件下的頻譜感知問(wèn)題，本文對(duì)感知算法

2、和感知策略進(jìn)行了深入研究，主要內(nèi)容如下：
　　論文首先針對(duì)噪聲功率在一定幅度內(nèi)波動(dòng)，即噪聲方差不確定性問(wèn)題開(kāi)展了能量感知算法的研究。在分析感知性能的基礎(chǔ)上，提出了噪聲方差不確定下自適應(yīng)雙門(mén)限能量感知算法。該算法能根據(jù)認(rèn)知用戶在各種不同信噪比情況，自適應(yīng)的改變頻譜感知時(shí)長(zhǎng)，與傳統(tǒng)的能量感知算法相比，具有較高的檢測(cè)概率和較好的抗干擾性能。在此基礎(chǔ)上為了更好的提高系統(tǒng)的檢測(cè)性能，本文對(duì)基于雙門(mén)限能量協(xié)作頻譜感知的協(xié)作策略優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研

3、究，提出了提升合作頻譜感知效率的優(yōu)化算法，通過(guò)仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化算法的有效性和優(yōu)越性。
　　其次，論文針對(duì)低信噪比頻譜感知，開(kāi)展了基于隨機(jī)共振技術(shù)的頻譜感知算法研究。根據(jù)實(shí)際低信噪比環(huán)境，依據(jù)隨機(jī)共振系統(tǒng)具有很好增強(qiáng)系統(tǒng)輸出信噪比這一特性，將隨機(jī)共振原理引入到傳統(tǒng)的能量檢測(cè)頻譜感知方法中，提出了一種低信噪比下基于隨機(jī)共振技術(shù)的能量頻譜感知算法，推導(dǎo)了該方法的檢測(cè)概率理論表達(dá)式，仿真驗(yàn)證了該算法有效提高了系統(tǒng)的檢測(cè)性能。在此基礎(chǔ)上，依

4、據(jù)雙門(mén)限能量檢測(cè)算法的優(yōu)勢(shì)，提出了基于隨機(jī)共振的雙門(mén)限兩步頻譜感知算法，與傳統(tǒng)隨機(jī)共振頻譜感知算法不同，該算法通過(guò)設(shè)置最佳雙門(mén)限值，隨低信噪比環(huán)境來(lái)改變隨機(jī)共振系統(tǒng)參數(shù)，從而有效提高算法適應(yīng)性和靈活性。本文并從認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化，感知時(shí)長(zhǎng)最小化兩個(gè)方面對(duì)性能目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種快速二維優(yōu)化問(wèn)題迭代算法，通過(guò)仿真驗(yàn)證，該算法有效提升了頻譜感知效率和系統(tǒng)檢測(cè)性能。
　　最后，論文針對(duì)寬帶頻譜感知，開(kāi)展了基于壓縮感知技術(shù)的高效

5、頻譜感知方法的研究。在認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，由于認(rèn)知用戶和授權(quán)用戶均分布在不同的空間，所處的環(huán)境各異，且傳輸信道的復(fù)雜性，通常它們具有不同的稀疏頻譜，所以在進(jìn)行認(rèn)知用戶聯(lián)合頻譜感知中不適合進(jìn)行信息共享。本文提出在感知過(guò)程中對(duì)每個(gè)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)使用壓縮采樣技術(shù)進(jìn)行頻譜估計(jì)以降低信號(hào)采樣的速率和開(kāi)銷(xiāo)，通過(guò)貝葉斯模型尋求最優(yōu)超參數(shù)，從而完成頻譜信息的探測(cè)，采用該算法有效的解決了壓縮感知中信號(hào)重建時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算復(fù)雜度高等問(wèn)題。論文在單層協(xié)作頻譜感知算法的基礎(chǔ)