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60000字论文范文认知无线电中跳频信号检测方案的设计

论文类型:论文范文
论文字数:60000字
论点:频谱,无线电,认知
论文概述:

本论文结合认知无线电中的频谱感知技术以及跳频通信本身具有的特点,通过对于己有的跳频信号检测方法进行分析,提出了一种适用于认知无线电系统的、基于信号相关性分析与时频分析的联

论文正文:

第一章导言

1.1研究背景和主题意义
信息时代的到来和通信技术的飞速发展不断增加了人类社会对公共安全、移动通信、电视广播等诸多方面无线服务的需求。无线电频谱作为一种宝贵的不可再生的国家资源,在现代社会受到越来越多的关注和重视。在现阶段,无线频谱资源的分配和使用主要由各国政府协调和管理。这种集中式频谱管理策略和分配模式使得无线频谱资源面临两大问题需要解决:第一,无线频谱资源稀缺。
当前的频谱分配方法是,特定服务只能在各自的特定频带内运行,而不能相互交叉。然而,随着各种类型的无线服务的不断增加和可用无线频谱资源总量的有限,频谱资源必然呈现日益紧张的趋势。第二,部署困难正在逐渐增加。在这个阶段,所有运行无线通信系统的国家都需要按系统和频率管理和协调无线频谱系统。然而,无线通信系统的复杂性、规模和数量的不断增加将不可避免地导致无线频谱的部署越来越困难。大量研究表明,任何时候使用的频谱资源仅占总可用频谱的3%至7%。如果能够实现这些看似“浪费”的频谱资源的二次利用,就可以在很大程度上缓解当前频谱资源短缺的状况。因此,上述两大问题都是由现有的频谱资源静态分配和集中分配策略造成的,其实质并不是频谱资源的真正短缺。然而,它缺乏在满足现有授权用户需求的前提下智能管理频谱资源访问的手段。合理利用和管理日益紧张的可用频谱资源已成为通信技术进一步发展的关键。认知无线电(CognitiveRadin)技术将有效利用现有无线频谱作为缓解频谱资源短缺的重要途径。通过实现动态频谱管理,提高频谱利用率,为解决频谱资源短缺开辟了新的篇章。因此,认知无线电的概念作为软件无线电的继承和发展,自提出以来就受到了广泛的关注和重视。
认知无线电技术通过合理调整整个通信系统和网络的传输参数,可以实现外部电磁环境的自动检测,并从时间、空、频率、调制方式等方面共享频谱资源。因此,认知无线电技术的理论分析和具体工程实现已成为当前通信行业的热门话题。跳频通信技术作为弹一频通信的一个重要分支,具有抗干扰能力强、实现码分多址和频谱利用率高等突出优点。它最初应用于军事通信和电子对抗领域。随着20世纪70年代第一个跳频通信站的出现,跳频通信技术以压倒性的发展势头进入了快速发展阶段。进入21世纪后,它已经在军事通信领域获得了非常成熟的应用。同时,跳频通信技术在民用通信领域得到了越来越广泛的应用。随着技术水平的不断提高和发展,跳频通信作为对抗无线干扰最直接、最有效的手段,将在未来的通信系统中发挥越来越重要的作用,这已经成为业界大多数人的共识。认知无线电技术要求它能够实现对外部无线电环境的感知。除了从信道建模中提取的信息之外,它还包括信道中其他信号的感知信息。在认知无线电系统中,对特定频带进行快速而准确的频谱扫描,以确定主要用户是否占据该频带,并找到频谱空空穴,成为合理频谱管理和决策的关键之一。
认知无线电技术发展迅速,能够实现快速频谱扫描,准确检测现代通信系统中常见调制模式的信号,并获得频谱感知信息。然而,目前阶段常用的能量检测、循环平稳检测、匹配滤波器检测等方法无法实现对使用跳频技术作为通信模式的主要用户的准确检测。同时,由于跳频通信载波频率的时变特性,特定时间点的信号带宽仅占据整个频谱资源的一部分,并且存在大量频谱空孔作为高质量通信的替代。因此,准确提取跳频通信中的跳速、载频集甚至跳频图案等重要参数成为合理共享频谱资源和动态分配频谱资源的关键。因此,认知无线电中的跳频信号检测和重要参数提取对于认知无线电技术的进一步发展尤为重要。

1.2认知无线电技术概述
认知无线电的诞生始于1896年,当时俄罗斯著名科学家波波夫首次成功使用无线电波收发第一份电报。在接下来的100多年里,无线电通信发展迅速,已经成为人类生活中不可或缺的通信方式之一。随着无线电通信质量和性能的不断提高,新的无线电通信频带被发现。线对线通信必将在加拿大进入繁荣发展阶段。然而,早期固定无线通信和后期移动无线通信功能的实现都是基于硬件技术。随着知识产权技术的兴起和通信系统信息化的不断提高,传统的无线通信方式已经不能满足人们对宽带和多样化的需求。寻求更智能、更灵活的无线通信方法成为通信技术进一步发展的关键[5】。认知无线电的概念最初是由约瑟夫·米托拉(JosePhMitola)博士在1999年发表的一篇学术论文中提出的。米托拉最初将认知无线电技术描述为一种“无线电知识表达语言”,以提高个人服务的灵活性。后来,不同的研究者和研究机构根据他们对认知无线电的不同理解和知识采用了不同的研究方法。这些理论研究和工程实践发展和完善了认知无线电的理论体系。由于认知无线电和传统无线电通信在无线电频谱管理系统中有本质的不同,这也标志着无线电通信进入了一个新的发展阶段。

1.3跳频通信技术概述............................13-17
1.4文件............................17-19
第二章认知无线电技术与跳频通信系统分析............................19-32[/比尔/] 2.1认知无线电技术的原理............................19-26
2.1.1认知无线电概念............................19-22[/比尔/] 2.1.2认知无线电频谱感知技术............................22-26
2.2跳频通信系统原理及分析............................26-31 [/BR/] 2.3本章概述............................31-32
第三章认知无线电中跳频信号检测方案的设计............................32-51
3.1跳频信号模型............................32-34 [/BR/] 3.2基于信号相关特性的跳频信号检测算法研究..............................34-42
3.2.1信号相关检测算法的理论基础............................34-38 [/BR/] 3.2.2跳频信号存在检测方案设计............................38-41
3.2.3跳频信号存在检测算法的性能分析……41-42 [/BR/] 3.3时频分析在跳频信号检测中的应用............................42-50
3.4本章概述............................50-51
第四章跳频信号检测算法的性能分析和参数提取............................51-64
4.1跳频信号检测算法的性能分析与优化............................51-56 [/BR/] 4.1.1优化............................51-53
4.1.2时频分析算法性能分析和优化............................53-56 [/BR/] 4.2跳频信号参数提取及相关性能分析............................56-61
4.3认知无线电跳频信号检测算法的实现过程............................61-62
4.4本章概述............................62-64

摘要

无线电频谱资源呈现日益紧张的趋势。认知无线电技术的日益成熟为提高频谱利用率和解决频谱资源短缺提供了可靠的技术手段。然而,认知无线电频谱感知技术中常用的能量检测、循环平稳检测和匹配滤波器检测等方法,不能以跳频技术为通信方式实现对主要用户的准确检测。此外,根据跳频通信本身的时变特性,信号带宽在一定时间内只占据整个频谱资源的一部分,并且有大量频谱空孔可以作为高质量通信的替代。因此,本文的研究对象——认知无线电中的跳频信号检测方法,在理论分析和工程实现上都具有很高的研究价值和意义。在研究过程中,结合认知无线电中的频谱感知技术和跳频通信本身的特点,通过分析现有的跳频信号检测方法,提出了一种适用于认知无线电系统的基于信号相关分析和时频分析的联合检测算法。具体研究内容如下:
1。通过分析本课题的研究背景和意义,结合认知无线电技术和跳频通信技术在国内外的研究现状,重点研究了认知无线电的概念、关键技术和具体功能实现。同时,深入分析了跳频通信系统的组成和原理以及跳频通信的主要性能指标。
2。详细分析了跳频信号的模型及其相关特性。在现有跳频信号检测算法(包括基于平均功率谱的检测、最大相关检测和频域相关检测)的基础上,提出了一种基于多跳自相关的检测算法来判断跳频信号的存在性。同时,为了满足认知无线电系统对检测精度的要求,在存在检测的基础上对跳频信号进行时频分析和参数提取,并与认知无线电系统中的主要用户进行参数比较,获得最终的高精度检测结果和其他重要频谱感知信息。

参考

[1]王金龙。认知无线电专题讲座(1)认知无线电讲座1。军事通信技术,第28卷,第2期,2007年6月:7276。
[2]石绍谦。基于认知无线电的通信硬件平台设计与自适应控制(论文)的实现,西安电子科技大学,2009。
[3]冉明华。认知无线电频谱检测技术。《科学咨询》,第13期,2010年5月:75页。
[4]李振邦,张延年。欢迎认知无线电在无线电新时代的到来。“军事通信和信息网络技术的发展”研讨会论文集(第2卷)。2007年:297-300。
[5]谢瑞云。基于认知无线电的通信信号识别技术(论文),成都,电子科技大学,2007。
[6]赵萍萍。认知无线电合作频谱感知技术研究(论文),烟台,烟台大学,2009。
[7]李建英。认知无线电系统分组调度算法研究(论文),成都,电子科技大学,2007。
[8]唐浩。跳频通信系统解跳设计研究(论文),武汉,武汉理工大学,2007。
[9]李向阳。自适应跳频关键技术研究(论文),成都,电子科技大学,2008。
[10]胡晓巧。跳频通信系统抗干扰性能研究及仿真分析(论文),武汉,华中科技大学,2006。