70000字论文范文基于无线电的频谱检测干扰评估系统分析

论文类型：论文范文

论文字数：70000字

论点：频谱,无线电,认知

论文概述：

认知无线电技术是为解决频谱利用率低而提出来的新技术，随着新兴通信业务的不断出现与发展，认知无线电变得越来越重要。

论文正文：

第一章简介

1.1简介
当今无线通信技术领域面临的主要问题之一是频谱资源短缺。许多新开发的无线通信技术没有可用的空空闲频谱。此外，随着无线多媒体技术的快速发展和手机终端用户数量的不断增加(根据调查，2010年中国手机用户数量达到7亿多)，各大无线运营商分配的可用频谱资源非常紧张。这个问题源于频谱资源的稀缺和当前的频谱分配策略。
当前频谱管理策略基于静态分配机制。无线电管理机构以固定的方式将可用频谱资源划分成不重叠的频谱块，然后以排他的方式将这些频谱块资源分配给不同的无线电技术，例如移动通信运营商、军事、广播电视、公安部门等。这种分配模式可以在短时间内运行，但是随着越来越多的宽带多媒体无线通信业务无线业务的不断发展，这种分配模式显然是不合理的。催化裂化研究数据表明，目前的频谱分配策略往往导致很低的频谱利用率。以纽约为例。在千兆赫(GHz)下，由于时间和地理位置的不同，静态分配的无线电频谱利用率仅为5%-85%，总体平均利用率约为30%。因此，鉴于当前频谱资源短缺，一方面，由于静态频谱分配策略，大量授权频谱大部分时间处于a 空空闲状态；另一方面，新开发的无线技术没有可用的频谱。
为了解决上述频谱资源紧张和分配频谱利用率低的问题，近年来认知无线电(CR)或动态频谱接入(DSA)的出现逐渐引起人们的关注。认知无线电或动态频谱接入技术采用全新的无线频谱使用模式。其基本思想是认知网络节点通过感知其所处环境的已分配频谱使用信息智能自主地调整系统无线参数。在保证对授权无线网络终端无有害干扰的情况下，认知网络节点可以与其他具有授权频谱资源的无线网络动态共享频谱资源，为未授权终端提供无线通信服务，提高其所在环境的授权频谱的整体频谱利用率。

1.2研究背景和意义
1.2.1认知无线电研究背景
1999年，约瑟夫·米托拉三世博士在其博士论文中首次提到了认知无线电的概念。在研究现有无线系统框架和管理模式的基础上，他提出了一种智能无线网络系统，能够智能感知周围的无线环境，自适应调整自身参数以适应各种不同的环境，或者与多个不同的网络共享频谱资源。Mitola博士认为未来的无线网络应该是一个学习和适应的网络。他提出的智能无线通信网络概念为认知无线电的发展奠定了基础。
设计认知无线电的初衷是通过自身感知和适应环境的能力“机会主义地”占据授权频段的“频谱空洞”，从而满足自身的通信需求，进一步提高频谱的使用效率。然而，这种“机会主义”频谱行为需要非常严格的认知无线电技术。认知无线电必须快速准确地搜索“频谱空漏洞”，并且不能对授权用户造成有害干扰。这使得不同国家的研究人员在认知无线电的初始阶段对这项技术的前景持观望态度。随着无线技术的快速发展，无线资源变得越来越稀缺。2004年5月，联邦通信委员会承认认知无线电是解决这一矛盾的好方法和技术。
因此，联邦通信委员会正式发布通知，允许在电视广播波段使用认知无线电技术进行无线通信，但必须使用空空闲无线电资源，而不干扰授权用户系统。在这方面，认知无线电技术受到了世界各地研究机构的关注，世界各国政府管理部门都设立了相关的研究基金和研究小组，如美国自然科学基金会、欧盟FP7研究计划、中国国家自然科学基金会、中国国家863计划、973计划和“新一代宽带无线移动通信网络”重大项目。在学术界，国内外许多著名的大学和研究机构都投资于这一领域的研究，如加州大学伯克利分校、佐治亚理工学院、弗吉尼亚理工学院等。欧洲卡尔斯鲁厄大学和亚琛工业大学；中国香港科技大学、清华大学、电子科技大学、北京邮电大学等。在行业方面，高通、华为、中兴和中国移动都开展了相关研究工作。国际标准化组织如国际电信联盟和IEEE也开始了认知无线电网络的标准化。认知无线电已经成为各方共同推动的无线通信研究的新热点，被认为是未来无线通信的战略发展方向之一。

1.3主要研究内容和贡献...................16-17
1.4本文的结构安排...................17-18
第2章认知无线电频谱检测基金会...................18-39[/溴/] 2.1光谱检测技术概述...................18-19
2.2光谱检测系统模型...................19-21
2.2.1光谱空孔...................19-20[/溴/] 2.2.2二元假设模型...................20-21
2.3单用户频谱检测...................21-32
2.4多节点协作频谱感知算法...................32-38 [/溴/] 2.5本章概述...................38-39
第三章基于信噪比准则的最优线性加权融合算法...................39-55
3.1传统信号检测...................39-43
3.1.1贝叶斯检测...................39-41[/溴/] 3.1.2最大和最小检测...................41-42[/比尔/] 3.1.3奈曼-皮尔逊，新罕布什尔州)检测........认知无线电中的42-43
3.2频谱检测算法...................基于Chair-Varshney准则的43-48
3.2.1加权融合算法........基于证据理论的43-45
3.2.2加权融合算法...45-48
3.3 N-P准则下的最优线性融合算法...................48-54
3.4本章概述...................54-55
第四章基于沙普利值的自适应加权协同检测算法……55-65
4.1导言...................55-56
4.2合作博弈论...................56-57
4.2.1合作博弈论及其与非合作博弈论的合作56-57
4.3合作频谱感知系统模型...................57-59
4.3.2本地检测...................57-58[/比尔/] 4.3.3加权合作检测...................58-59
4.4基于沙普利值的自适应加权算法……59-62 [/BR/] 4.5性能分析和模拟...................62-64[/比尔/] 4.6概述...................64-65

全文摘要

认知无线电技术是为解决频谱利用率低的问题而提出的一种新技术。随着新兴通信业务的不断出现和发展，认知无线电变得越来越重要。本文主要研究认知无线电中的频谱感知技术和基于频谱感知的干扰评估技术。本文的主要工作总结如下:
(1)总结了频谱感知中的一些突出问题，如单节点频谱感知算法、协作频谱感知算法和宽带感知问题等。讨论了现有的一些经典频谱感知算法，分析了它们的优缺点和对环境的适应性。主要研究了单用户检测中的能量检测算法，并通过仿真对其性能进行了分析和验证。
(2)在融合算法的研究中，从传统的信号检测出发，分析了两种基本的加权融合算法:基于主席-瓦什尼准则的加权融合算法和基于证据理论的加权融合算法。在此基础上，提出了一种基于内曼-皮尔逊准则的最优线性加权融合算法，以在恒定光纤通道虚警概率的情况下最大化系统的检测概率。与上述两种方案不同的是，该算法不再依赖先验知识或每个SU的检测概率和虚警概率，而是利用融合中心给出的虚警概率将融合中心的决策阈值表示为权向量的函数，代入检测概率的表达式，最终成为条件约束下检测概率和每个权变量的多元凸函数的最大值问题的解。仿真条件下的验证表明，该系统的检测性能显著提高，在无线电信号检测领域具有很好的实用性。