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44009字硕士毕业论文无线电频谱感知技术与加权序列似然比测量的探讨

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:44009字
论点:频谱,检测,感知
论文概述:

本文是无线电论文,主要讨论了协作频谱感知中的安全威胁问题,简要描述了两种抵抗攻击的数据融合技术,序贯概率检测技术釆用不固定用户方法大大降低了资源的浪费以及其改进的加权序贯

论文正文:

第一章简介

1.1论文
的背景和意义在实际通信环境中,由于无线环境不确定、信号衰落多样且严重、噪声不确定,认知用户准确检测主用户的可用频带非常重要。目前,最重要也是最基本的任务是认知无线电能够准确检测空空闲状态下的频谱,这是认知无线电完成其他功能的基础。常见的频谱检测算法是基于固定数量样本的检测。在正常情况下,融合中心不需要来自所有节点的数据来做出最终决定。因此,非固定样本的检测受到了关注。第四章介绍了一种非固定样本检测——序列光谱检测。针对恶意用户故意向融合中心发送篡改的局部频谱感知结果的问题,提出了一种改进的基于信任的加权序列检测算法,有效抵抗了恶意用户的干扰,提高了系统的检测性能。

1.2认知无线电中的关键技术
无线频谱是一种非常珍贵的自然资源,是无线通信系统建设中不可或缺的条件。相关测试数据显示,绝大多数授权频段仅在非常短的时间内通信,而其余频段大部分时间处于空空闲状态。不能灵活使用频谱资源的分配策略将导致授权频谱利用率低,有限的频谱将成为紧张的资源,导致频谱短缺而不是真正的短缺。固定频谱是传统无线网络的分配策略。由于频谱需求的增加和有限频谱资源的可用性,频谱政策决定进行改革,允许越来越多的未授权用户在授权频带中传输信号,以便有效利用空空闲频带。提出了与未授权用户共享频谱的新方法。其中之一是认知无线电技术。在无线通信技术中,认知无线电是一种新的范式。它与实时环境交互,动态改变其工作参数,如发射功率、载波频率和调制方式,以适应环境。其唯一目的是更好、更有效地利用频谱,而不对主要用户造成任何干扰。在无线环境中,有限的可用无线电频谱利用率很低。通过测试信号强度,的频谱使用情况如图所示:研究表明,授权频段的平均使用情况在范围之内,这与目前普遍关注的频谱资源短缺明显矛盾。
……[/BR/] [/BR/]第二章认知无线电频谱感知技术的频谱感知技术

2.1频谱感知技术及其模型[/BR/]认知无线电系统能够感知外部无线环境的时域、频域和空域间,并及时发现授权频带内的空空闲频谱供认知用户使用。这一功能的实现是频谱感知技术,这是实现认知无线电技术应用的基础和前提。使用认知无线电的基本思想是使用分层模型。主要用户和次要用户共存于同一频谱带宽中。主要用户有权访问公共信道,并可以根据流量和服务质量要求处理公共信道。主要用户想忽略次要用户。因此,次级用户终端旨在利用初级用户的空空闲时间,通常称为频谱空孔。为了检测频谱空孔,用户需要随时检测可用频谱。

2.2单用户频谱感知
在这项技术中,认知无线电用户需要对主要用户有足够的先验知识,认知用户可以从这些知识中感知主要用户的信号是否存在。平稳高斯噪声中最好的检测方案是匹配滤波器检测,它通过最大化接收信噪比来检测主用户信号。这种滤波方案需要预先了解主要用户的信号,例如调制方法、脉冲结构、分组格式和其他特征。如果该信息不准确,匹配滤波器将发现难以实现检测过程,因为大多数无线系统具有可用于相干检测的试验点和同步字或扩展码。例如,如果没有主用户的授权信号信息,则只知道接收信号的功率。因此,能量检测器是最佳检测器。为了测量接收信号的能量,输出信号被平方,其检测时间为t。最后,积分器的输出值与阈值进行比较,以确定主用户是否存在。

第三章基于决策融合的合作频谱感知……20
3.1合作频谱感知方案和框架..............................20
3.1.1分布式网络.............................20
第四章基于信任度的加权序列检测...................30
4.1频谱感知数据篡改攻击SSDF................................30[/比尔/] 4.2加权序列似然比检测............................33
第五章总结与展望................................40
5.1概述................40
5.2工作展望……41

第四章基于信任的加权顺序测试

4.1频谱感知数据篡改攻击SSDF
本文第二章介绍单用户频谱感知。由于无线环境的不确定性,单用户感知不稳定。合作感知可以用来解决这个问题。然而,单用户感知和协作感知都采用固定样本检测。每个认知用户向融合中心发送自己的感知数据和判断。融合中心根据适当的融合方法融合用户数据,然后做出最终判断。融合中心不考虑此时是否满足所需的判断条件。在正常情况下,融合中心不需要来自所有节点的数据来做出最终决策,但仍然接收来自所有认知用户的感知数据,从而极大地浪费了控制信道的资源,容易造成信息拥塞。因此,非固定样品的检测引起了人们的关注。本章首先介绍了一种非固定样本的协同频谱感知技术——顺序频谱检测。针对恶意用户故意向融合中心发送篡改的局部频谱感知结果的问题,提出了一种改进的基于信任的加权序列检测算法,有效抵抗了恶意用户的干扰,提高了系统的检测性能。

4.2加权序列似然比检测
一些文献结合了基于来自不同认知无线电的对数似然比的自相关函数,以在基站以序列方式快速检测主要用户。在文献中,序列检测方法被应用于循环平稳特征检测。顺序似然比检测可以减少检测时间和识别未占用频带所需的信号样本数量。在这种技术中,每个认知用户对本地测量值进行对数似然比,基站依次累积对数似然统计,并确定是否终止新的测量。由于不确定性引起的衰落和干扰,通常没有关于某些信号参数的准确信息,例如信号强度和噪声方差。因此,序列概率似然比检测算法足以增强未知参数的不确定性。
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第五章摘要和前景

5.1摘要
讨论了合作频谱感知中的安全威胁,并简要介绍了两种抵御攻击的数据融合技术。序列概率检测技术采用非固定用户方法,大大减少了资源浪费,其改进的加权序列检测在抵抗攻击方面更有效。针对现有技术的不足,提出了一种基于正确率和信任度较小的用户数据有效利用相结合的改进加权序列检测算法,该算法记录一段时间内认知用户的判断结果,并对信任度较小的用户进行反向加权。仿真结果表明,与加权序列检测相比,该算法显著降低了系统错误检测的概率,有效抵抗攻击,提高了系统的检测性能。

5.2工作展望
认知无线电目前已受到世界各行各业研究者的广泛关注,并且在不影响主要用户交流的情况下取得了一些研究成果。本文对频谱感知算法进行了研究,并提出了一种改进算法,但仍存在不足,需要进一步研究。认知无线电中频谱感知假设的固定噪声基本上是高斯白噪声。然而,在实际无线通信环境中,由于不确定因素的影响,存在隐藏节点、深度衰落和阴影效应问题。无线信道非常不稳定,噪声也不稳定,因此检测主要用户仍然更加困难。本文研究的加权序列检测算法都是基于算法的。如何在多个阈值中找到最佳阈值还有待研究。与单用户检测相比,协作感知方案具有更突出的性能。然而,由于多区域无线通信环境的复杂性和不稳定性,如何在复杂多变的无线环境中保证频谱感知的准确性仍然是认知无线电技术的一大难题。基于信任度的加权序列检测应用于能量检测技术,其他检测方法(如匹配滤波和循环平稳特征检测)还需要进一步研究。
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参考文献(省略)