認(rèn)知無(wú)線電寬帶頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用服務(wù)的飛速發(fā)展，無(wú)線頻譜資源嚴(yán)重緊缺的現(xiàn)狀已成為實(shí)現(xiàn)高性能無(wú)線通信服務(wù)的最大障礙，而無(wú)線頻譜固定分配管理機(jī)制又造成大部分頻譜資源處于低利用率狀態(tài)。認(rèn)知無(wú)線電能夠動(dòng)態(tài)地利用時(shí)間和空間上暫時(shí)空閑的頻譜資源，因此，被認(rèn)為是未來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入、解決頻譜資源匱乏問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。
　　頻譜感知是認(rèn)知無(wú)線電的核心技術(shù)之一，是認(rèn)知系統(tǒng)的基本功能，是實(shí)現(xiàn)頻譜管理、頻譜共享的前提。認(rèn)知無(wú)線電作為新興的動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)，對(duì)授權(quán)

2、頻段占用狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤是認(rèn)知環(huán)節(jié)中最根本、最重要的先決環(huán)節(jié)。由于次級(jí)用戶接入授權(quán)頻段時(shí)相對(duì)于授權(quán)用戶的從屬地位，要求次級(jí)用戶盡可能少地對(duì)授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾。因此，研究高性能、最優(yōu)化、易實(shí)現(xiàn)的頻譜感知技術(shù)具有十分重要的意義。
　　本課題以認(rèn)知無(wú)線電為背景，重點(diǎn)對(duì)寬帶頻譜感知進(jìn)行深入研究。在分析總結(jié)傳統(tǒng)頻譜感知技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，借助Gerschgorin圓盤(pán)理論以及偏移系數(shù)理論對(duì)寬帶感知技術(shù)展開(kāi)研究，主要工作如下：
　　①

3、提出基于 Gerschgorin圓盤(pán)理論的寬帶頻譜感知算法：Gerschgorin似然估計(jì)算法和Gerschgorin圓盤(pán)半徑估計(jì)算法
　　通過(guò)引入Gerschgorin圓盤(pán)理論實(shí)現(xiàn)頻譜觀測(cè)數(shù)據(jù)空間中噪聲圓盤(pán)空間和授權(quán)用戶圓盤(pán)空間的準(zhǔn)確分離，并基于對(duì)授權(quán)用戶所占用子頻帶集合勢(shì)的估計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶授權(quán)頻譜中子頻帶狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。Gerschgorin似然估計(jì)算法提高了信息論準(zhǔn)則算法的感知性能；Gerschgorin圓盤(pán)半徑估計(jì)算法與傳

4、統(tǒng)能量感知相比，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)信號(hào)先驗(yàn)信息的依賴性較低，且受采樣次數(shù)的限制較小。因此，基于Gerschgorin圓盤(pán)理論的感知算法可為寬帶感知提供可實(shí)現(xiàn)的算法實(shí)施方案。
　　②提出基于偏移系數(shù)的最優(yōu)協(xié)作寬帶頻譜感知方案
　　通過(guò)認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中次級(jí)用戶之間的相互協(xié)作，為認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的寬帶頻譜感知提供空間分集，利用融合中心融合多個(gè)次級(jí)用戶的寬帶感知數(shù)據(jù)來(lái)獲取最優(yōu)權(quán)重，并生成全局檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，最終使用全局閾值完成感知判決。由于所提出的感