認(rèn)知無線電中基于擬合優(yōu)度檢驗的頻譜感知技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的高速創(chuàng)新以及人們對于科技產(chǎn)品的不斷追求，現(xiàn)有的頻譜資源已無法滿足我們的通信需求。為了解決該問題，除了開發(fā)新的可用頻段，一種解決方法就是提高現(xiàn)有頻譜的利用率，即認(rèn)知無線電技術(shù)。而在頻譜感知技術(shù)中，匹配濾波器檢測和循環(huán)特征平穩(wěn)檢測性能較好，但需要知道大量的授權(quán)用戶先驗信息，這在現(xiàn)實環(huán)境中是很難實現(xiàn)的。相對而言，能量檢測方法的計算簡單且不需要授權(quán)用戶的信息，但是容易受到噪聲不確定度的影響并且在低信噪比條件下檢測性能比較差。

2、>　　本文我們將擬合優(yōu)度檢驗應(yīng)用于頻譜感知技術(shù)中。擬合優(yōu)度檢驗方法屬于非參數(shù)假設(shè)檢驗，不需要任何授權(quán)用戶的先驗信息，我們只需抽取合適數(shù)目的樣本來驗證總體的分布是否屬于某種特定的分布族。在應(yīng)用到認(rèn)知無線電技術(shù)上時，我們只需選取一個統(tǒng)計模型，然后對抽取的樣本進(jìn)行比較驗證。本文主要研究AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中多種信號的擬合優(yōu)度檢驗的頻譜感知性能，重點分析以上三種信道中直流成分對 AD（Anderson-Dar

3、ling）擬合優(yōu)度檢驗的影響，以及噪聲不確定情況下，AWGN信道和Rayleigh信道中能量檢測和AD檢驗的性能分析和比較。主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)為：
　　1.在信道中噪聲方差確定的前提下，我們通過 Monte Carlo仿真實驗發(fā)現(xiàn)在AWGN信道、Rayleigh信道中，當(dāng)高斯信號和正弦信號中沒有直流成分時，無論信噪比和虛警概率高低，能量檢測的性能總比AD檢驗和KS（Kolmogrov-Smirnov）檢驗要好。當(dāng)傳輸信號為純直流信號時

4、，AD檢驗和KS檢驗的檢測性能比能量檢測要好，其中AD檢驗的性能比KS檢驗略優(yōu)。
　　2.同樣在噪聲方差確定的前提下，我們在 AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中的傳輸信號里加入直流成分，得出結(jié)論：對于AD檢驗而言，傳輸信號種類的不同對于檢測性能的影響并不大，影響最大的因素是傳輸信號中直流成分的比重。AD檢驗的檢測性能會隨著傳輸信號中直流成分的增加而有很大的提高。這是因為在信號中加入直流成分會改變傳輸信號的均

5、值，而信道中噪聲的均值是0，所以傳輸信號的均值越大，與噪聲信號的均值區(qū)別就越大，統(tǒng)計特征值的區(qū)別也就更加明顯。
　　3.在噪聲方差不確定的情況下，我們分析了AWGN信道和Rayleigh衰落信道中不同場景下 AD檢驗和能量檢測兩種頻譜感知方法的檢測性能優(yōu)劣，并研究在傳輸信號中加入直流分量對AD檢驗性能的影響。將AD檢驗與傳統(tǒng)的能量檢測在檢測性能方面進(jìn)行比較分析，可以方便我們在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下選擇最優(yōu)的頻譜感知方法。我們得出如下結(jié)論

6、：
　?。?）在 AWGN信道中，信噪比較低并且信號中沒有直流成分的情況下，AD檢驗的檢測性能比能量檢測好，但在較高信噪比時能量檢測性能比 AD檢驗要好?？梢夾D檢驗抗信噪比能力和抗噪聲不確定度的能力比能量檢測強。在AWGN信道中的傳輸信號里加入不同比例的直流成分后我們發(fā)現(xiàn)：AD檢驗的檢測性能受到的主要影響來源于傳輸信號中直流成分所占比重的多少，并且直流成分越多 AD檢驗的檢測性能就越好。當(dāng)傳輸信號中直流成分大于10％時，無論信噪

7、比高低 AD檢驗都比能量檢測更合適。
　　（2）在瑞利信道中，信噪比較低并且信號中沒有直流成分的情況下，無論傳輸信號是哪一種，AD檢驗的檢測性能都是最優(yōu)的，但在較高信噪比時能量檢測性能比AD檢驗的要好。以上結(jié)論在噪聲不確定度高或低時都適用，在信噪比較低時我們應(yīng)該選擇 AD檢驗，信噪比較高時選擇能量檢測。最后我們比較了不同信號在噪聲不確定情況下的頻譜感知性能，并且在高斯信號中加入了不同比例的直流成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在 Rayleigh信