面向跨層設(shè)計(jì)的認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜分配方式下，無(wú)線業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)造成了無(wú)線頻譜資源的日益緊缺，然而頻譜資源利用率十分低下。為解決頻譜資源緊缺與頻譜利用率低之間的矛盾，認(rèn)知無(wú)線電(cognitive radio:CR)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其基本思想是允許認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)主動(dòng)感知和動(dòng)態(tài)接入“頻譜空洞”，從而提高頻譜利用率。認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)主要有頻譜感知、頻譜管理、頻譜切換和頻譜共享等，其中頻譜感知是認(rèn)知無(wú)線電的基本功能。頻譜感知需要快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出頻譜空洞，

2、為頻譜管理、頻譜切換和頻譜共享提供必要信息。由于復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，頻譜感知面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的頻譜感知技術(shù)如匹配濾波、能量檢測(cè)、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)等不能滿足系統(tǒng)檢測(cè)性能的要求，因此，需要深入研究頻譜感知技術(shù)，為認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。本文從不同層面、不同角度研究認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　第一，考慮到電磁環(huán)境的復(fù)雜性，提出了兩種單節(jié)點(diǎn)頻譜感知算法：基于信息熵的頻譜感知算法和基于多維噪聲的

3、局部最優(yōu)檢測(cè)算法。為了抵抗由復(fù)雜電磁環(huán)境引起的噪聲不確定性的影響，提出了基于信息熵的頻譜感知算法；理論分析和仿真結(jié)果表明該信息熵感知算法對(duì)噪聲不確定性具有內(nèi)在的魯棒性。為了更好地描述復(fù)雜電磁環(huán)境，提出了多維噪聲信號(hào)模型，并且基于該模型提出了一種局部最優(yōu)檢測(cè)算法。漸進(jìn)相對(duì)效率(ARE)分析和仿真結(jié)果表明，在低復(fù)雜電磁環(huán)境中，局部最優(yōu)檢測(cè)優(yōu)于傳統(tǒng)的相關(guān)檢測(cè)。
　　第二，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜感知性能，從信息融合角度研究了合作感知問(wèn)題

4、，主要分析了似然比檢驗(yàn)準(zhǔn)則和k/N準(zhǔn)則的內(nèi)在聯(lián)系。合作感知需要考慮感知性能與合作代價(jià)的平衡問(wèn)題。為了降低合作感知代價(jià)，研究了k/N合作下最優(yōu)合作準(zhǔn)則k和最小合作數(shù)目N?；考慮到主用戶信號(hào)強(qiáng)度不均衡性，提出了一種基于預(yù)審查的合作感知方案，在保證總體檢測(cè)性能的同時(shí)降低了合作用戶數(shù)目。
　　第三，單節(jié)點(diǎn)感知和合作感知都是對(duì)頻譜瞬時(shí)狀態(tài)的估計(jì)；為了描述頻譜狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)特性，提出了一種基于信息包統(tǒng)計(jì)量的MAC層頻譜感知算法。該感知算法運(yùn)行于物