認知無線電寬帶頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、頻段占用狀態(tài)的實時監(jiān)測和跟蹤是認知環(huán)節(jié)中最根本、最重要的先決環(huán)節(jié)。由于次級用戶接入授權(quán)頻段時相對于授權(quán)用戶的從屬地位，要求次級用戶盡可能少地對授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾。因此，研究高性能、最優(yōu)化、易實現(xiàn)的頻譜感知技術(shù)具有十分重要的意義。
　　本課題以認知無線電為背景，重點對寬帶頻譜感知進行深入研究。在分析總結(jié)傳統(tǒng)頻譜感知技術(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，借助Gerschgorin圓盤理論以及偏移系數(shù)理論對寬帶感知技術(shù)展開研究，主要工作如下：
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3、提出基于 Gerschgorin圓盤理論的寬帶頻譜感知算法：Gerschgorin似然估計算法和Gerschgorin圓盤半徑估計算法
　　通過引入Gerschgorin圓盤理論實現(xiàn)頻譜觀測數(shù)據(jù)空間中噪聲圓盤空間和授權(quán)用戶圓盤空間的準確分離，并基于對授權(quán)用戶所占用子頻帶集合勢的估計，實現(xiàn)對寬帶授權(quán)頻譜中子頻帶狀態(tài)的實時監(jiān)測。Gerschgorin似然估計算法提高了信息論準則算法的感知性能；Gerschgorin圓盤半徑估計算法與傳

4、統(tǒng)能量感知相比，其優(yōu)勢在于對信號先驗信息的依賴性較低，且受采樣次數(shù)的限制較小。因此，基于Gerschgorin圓盤理論的感知算法可為寬帶感知提供可實現(xiàn)的算法實施方案。
　?、谔岢龌谄葡禂?shù)的最優(yōu)協(xié)作寬帶頻譜感知方案
　　通過認知無線電網(wǎng)絡(luò)中次級用戶之間的相互協(xié)作，為認知網(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次級用戶的寬帶感知數(shù)據(jù)來獲取最優(yōu)權(quán)重，并生成全局檢測統(tǒng)計量，最終使用全局閾值完成感知判決。由于所提出的感