認(rèn)知無(wú)線電中的協(xié)同頻譜感知技術(shù)研究

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1、摘要摘要認(rèn)知無(wú)線電(CognitiveRadio，CR)技術(shù)是解決目前頻譜資源緊張的有效手段。它的核心思想是二次利用已分配但卻未獲得充分利用的頻譜，從而提高頻譜利用率。避免干擾主用戶(PrimaryUser,PU)的正常通信是認(rèn)知無(wú)線電最重要的限制，而頻譜感知?jiǎng)t是保障這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。為了提高頻譜感知的性能，認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的大量節(jié)點(diǎn)可以被用來(lái)進(jìn)行協(xié)同頻譜感知，協(xié)同頻譜感知可以有效地克服單節(jié)點(diǎn)頻譜感知的局限性。本文的主要研究方向?yàn)閰f(xié)同頻譜感知技術(shù)，按研究?jī)?nèi)容的不同可以分為三個(gè)部分：本文第一部分介紹了協(xié)同頻譜感知的技術(shù)基礎(chǔ)。本文首先介紹了單節(jié)點(diǎn)頻譜感知的幾種算法，并分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)

2、。由于IEEE802．22無(wú)線區(qū)域網(wǎng)(wirelessRegionalAreaNetworks，WRAN)致力于開(kāi)發(fā)未獲得充分利用的廣播電視頻段，因此檢測(cè)電視信號(hào)是頻譜感知的任務(wù)之一。本文以陸地?cái)?shù)字廣播電視(Di西talVideoBroadeasting-Terrestrial，DVB．T)為例進(jìn)行了應(yīng)用場(chǎng)景分析，并且利用DVB．T信號(hào)的特性提出了三種檢測(cè)方案，仿真表明這些算法具有良好的性能。本文第二部分研究了協(xié)同頻譜感知中的檢測(cè)數(shù)據(jù)量化方案。在協(xié)同頻譜感知中，本地節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)需要首先經(jīng)過(guò)量化后才能傳送至中心節(jié)點(diǎn)。本文針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電中主用戶的先驗(yàn)信息比較缺乏的特點(diǎn)提出了兩種量化方案

3、，分別是局部最優(yōu)量化和基于動(dòng)態(tài)范圍的均勻量化。前者在主用戶信號(hào)比較微弱的時(shí)候是最優(yōu)的量化方案，在信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)時(shí)雖然不是最優(yōu)方案，但仍然有較好的性能。而基于動(dòng)態(tài)范圍的均勻量化則不需要任何先驗(yàn)信息，因此更加實(shí)用。本文最后一個(gè)部分研究了協(xié)同頻譜感知中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。根據(jù)本地節(jié)點(diǎn)傳送的檢測(cè)數(shù)據(jù)類(lèi)型的不同，將數(shù)據(jù)融合分為本地判決結(jié)果的融合和本地檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合兩種類(lèi)型。針對(duì)前者，本文提出了一種通過(guò)權(quán)值估計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)數(shù)據(jù)融合的方案。針對(duì)后者，本文分析推導(dǎo)了多比特判決結(jié)果的最優(yōu)融合方案，并提出了一種最優(yōu)融合方案中未知部分的估計(jì)算法。仿真表明，本文提出的方案與現(xiàn)有方案相比具有性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又可以逼近最優(yōu)

4、性能。關(guān)鍵詞：認(rèn)知無(wú)線電，頻譜感知，協(xié)同頻譜感知，量化，數(shù)據(jù)融合IAbstractCognitiveradio(CR)techniqueisconsideredaSoneofthesolutionsofcurrentspectrumresourcescarcity．Thecoreideaofcognitiveradioistoexploitthelicensedbutunderutilizedspectrum，inordertoimprovethespectrumefficiency．Incognitiveradiosystems，avoidinginterferencetoprim

5、aryUSerSisthemostimportantconstraint．Andspectrumsensingisthekeytechniquetoachievethisgoal．Inordertoimprovetheperformanceofspectrumsensing,cooperativespectrumsensingisproposed，whichCallrecoverthelimitsofspectrumsensingbyonlyonenode．Thisthesismainlyinvestigatesthecooperativespectrumsensingtechniq

6、ue．Accordingtothedifferentresearchdirection，itcanbedividedintothreeparts：Thefirstpartofthisthesisintroducesseverallocalsensingalgorithmsandanalysetheiradvantagesanddisadvantagesrespectively．AsthefirstCRsystem‘?！?。?！狪EEE802．22wirelessregionalareanetworks(WRAN)aimsatexploitingthespectrumbandwhich

7、theTVsystemsoperateon，therefore,TVsignalisoneofthemainPUsignals．ThisthesisproposesthreedetectionalgorithmsoftheDigitalVideoBroadcasting-Terrestrial(DVB—T)signal．Thesimulationresultsshowthatthesealgorithmshavegoodperformance．Incoop