認知無線電中無線頻譜感知技術的研究.pdf

1、隨著無線通信技術和應用的快速發(fā)展，無線服務的重點已向多媒體通信等需要較寬頻譜和較高下載速率的服務轉移，而無線頻譜資源的匱乏已成為實現(xiàn)高性能數(shù)據服務的嚴重障礙。實際上，頻譜的匱乏主要是由于陳舊的頻譜分配系統(tǒng)而不是頻譜本身的缺乏。在當前無線頻譜固定分配的管理框架下，大部分頻譜資源處于低利用率的狀態(tài)。認知無線電能夠動態(tài)的利用時間和空間上暫時空閑的無線頻譜資源，為新的無線應用提供工作頻段，因此被認為是未來實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入、解決無線頻譜匱乏問題的

2、關鍵技術之一。認知無線電技術是一項復雜的技術，其研究內容包括了無線頻譜感知、動態(tài)頻譜共享和管理等諸多技術問題。本文針對認知無線電系統(tǒng)的無線頻譜感知技術做了深入研究，主要的創(chuàng)新性成果如下： 1.研究了噪聲不確定性環(huán)境下主用戶信號檢測問題。提出了基于信號校準的主用戶信號檢測方法。在信號檢測前利用保護帶寬等對無線環(huán)境的噪聲功率進行估計，減小噪聲方差不確定性對檢測器穩(wěn)健性的影響。推導了滿足檢測器穩(wěn)健性要求下的噪聲校準時間的選擇方法，并解

3、決了在靜默期應用中最大化檢測性能的參數(shù)選擇問題。在已知噪聲方差不確定性時，提出了通過雙門限協(xié)作檢測提高檢測性能的方法。其中各協(xié)作用戶的檢測門限由噪聲方差不確定性決定，仿真表明該方法的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的協(xié)作檢測方法。 2.無線通信中利用接收多天線實現(xiàn)空間分集，提高傳輸?shù)目煽啃?。本文利用接收多天線間衰落的差異，提出了瑞利衰落信道下基于空時二維檢測的主用戶檢測方法。通過分別基于空間維度信道衰落和時間維度主用戶信號變化的廣義似然比檢驗，能夠

4、實現(xiàn)在未知噪聲功率情況下的主用戶信號檢測。檢測方法與噪聲功率無關，因此對噪聲不確定性具有穩(wěn)健性。 3.無線頻譜感知為避免認知無線電網絡內部傳輸?shù)母蓴_，需要在信號檢測期間利用靜默期暫停自身網絡通信。然而靜默期所導致的傳輸中斷引入了額外的開銷，并影響網絡的傳輸性能。出于降低感知開銷的目的，本文研究了不需要靜默期的主用戶信號檢測方法。提出了基于線性自信號消除的主用戶信號檢測，基于信道衰落模型消除次用戶自身信號，實現(xiàn)無靜默期的檢測。針對

5、OFDM系統(tǒng)提出了一種低復雜度的基于互補符號對的無靜默期檢測方法，該方法與使用靜默期的能量檢測具有相近的性能。在OFDM系統(tǒng)自信號消除模型的基礎上，推導并對比了已有方法利用自信號消除的檢測性能。 4.受無線傳播衰落、噪聲不確定性等因素影響，通過單一次用戶的信號檢測并不能獲得可靠的檢測結果。利用多個次用戶協(xié)作感知是提高檢測性能的有效方法。然而，協(xié)作感知過程中的協(xié)作信息交互將引入額外的開銷。本文提出了基于相干MAC(Multiple