基于信號特征的頻譜感知算法研究.pdf

1、認(rèn)知無線電是一項非常具有發(fā)展?jié)摿Φ耐ㄐ判录夹g(shù)，具有認(rèn)知功能的用戶伺機占用當(dāng)前時間用戶所在位置的空閑頻帶進行通信。頻譜感知是認(rèn)知無線電的一項關(guān)鍵技術(shù)，是指認(rèn)知用戶通過各種信號檢測方法來獲取用戶所在無線環(huán)境中的頻譜使用情況的過程。本論文的主要研究內(nèi)容是認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于信號特征的頻譜感知技術(shù)。
　　復(fù)雜的無線信道環(huán)境使得認(rèn)知用戶端的接收信噪比很低，且接收端不知道主信號和噪聲的先驗統(tǒng)計信息；同時，認(rèn)知無線電系統(tǒng)要求頻譜感知算法應(yīng)該快速（

2、感知時間短）、準(zhǔn)確（檢測性能好）地檢測到某一頻段是否被占用：這些因素使頻譜感知過程變得非常困難。似然比檢測、能量檢測、匹配濾波檢測等需要已知信號和噪聲信息的經(jīng)典檢測算法已經(jīng)不適用于認(rèn)知無線電的頻譜感知。設(shè)計低時間復(fù)雜度、低信噪比下檢測性能好且不需要已知發(fā)射信號和噪聲的先驗信息的感知算法，是本文的主要工作內(nèi)容。
　　基于現(xiàn)有的蓋圓理論，本文提出了基于蓋圓的頻譜感知算法。該算法利用了信號特征空間投影的信息進行頻譜感知，在小樣本下具有良

3、好的檢測性能，因此可以進行快速感知。在認(rèn)知用戶端，由于接收機壽命、質(zhì)量等因素不同，不同接收機上噪聲的功率一般不相等。基于蓋圓的感知算法不易受到這種噪聲非均勻性的影響。因此，該檢測器具有實際應(yīng)用價值。仿真結(jié)果描述了基于蓋圓的檢測器和能量檢測以及基于特征值的檢測器的性能比較，驗證了該算法在小樣本和非均勻噪聲下的良好性能。
　　本文還分別給出在H0假設(shè)和H1假設(shè)下，基于蓋圓的檢測統(tǒng)計量的漸進概率分布。由H0假設(shè)下檢測統(tǒng)計量的概率分布函數(shù)

4、，推導(dǎo)出給定虛警概率所需的理論檢測門限。H1假設(shè)下檢測統(tǒng)計量的推導(dǎo)過程應(yīng)用了Delta方法。仿真結(jié)果比較了理論虛警概率和實驗虛警概率分別在不同樣本數(shù)和檢測門限條件下的變化情況，并給出每種情況下兩者的最大誤差；仿真還描述了分別在不同信噪比、樣本數(shù)和檢測門限下，理論檢測概率和實驗檢測概率的比較，給出不同條件下兩者的最大誤差。實驗結(jié)果證明，誤差隨信噪比和快拍數(shù)的增大而減小。
　　正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種多載波調(diào)制技術(shù)，在軍用和民用