56110字硕士毕业论文基于无线电的频谱感知计算分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：56110字

论点：频谱,感知,用户

论文概述：

本文是无线电论文，主要论述了介绍了认知无线电的基本原理和国内外研究现状，总结了频谱感知领域内典型的的感知方案，比较了各自的优缺点和使用范围。其中，单节点感知易于实现，而协

论文正文：

第一章引言

1.1本课题的背景和意义
频谱资源是一种非常珍贵的自然资源，不是取之不尽的。作为行业的焦点，近年来；供求差距；而且让频谱资源不断发出警报。目前，解决频谱资源危机的方法主要有两种:一是开发利用新频段，二是提高现有频段的利用率。第一种方法很难实现，因为不同频带的无线电波具有不同的传输特性:低频带具有优异的传输特性和较长的传输距离，但是需要更大尺寸的设备，尤其是天线；高频带的主要传输方式是视线传输，相对低频带路径损耗较大，但天线等设备的尺寸较小。因此，各种无线服务都有自己的黄金频段。统计数据显示，各国无线电资源管理部门已经分配了3千兆赫以下的频谱资源。

1.2认知无线电的定义和原理
认知无线电技术有能力调整自己的工作参数，如工作频率、调制方法、发射功率等。联邦通信委员会的观点更容易被工业界接受，认为它可以更多地考虑认知网络和硬件设备的集成。2005年，加拿大皇家学会成员海金教授(Professor Haykin)在文件[8中对认知无线电的定义如下:认知无线电通过理解和建模来学习周围环境，并动态调整其内部状态以适应周围环境的变化，包括调整某些操作参数，如发射功率、载波频率和调制方法。该系统的两个主要目标是:随时随地高度可靠的通信和有效的频谱利用。他认为认知过程从被动频谱感知开始，最终做出反应。整个认知任务形成一个完整的认知周期。
……

第2章认知无线电中的频谱感知技术

2.1频谱感知概述

无线通信的频带资源没有得到充分利用，这可以追溯到20世纪20年代，并且与众所周知的频带资源密切相关。泰坦尼克号；这一事件是相关的。认知无线电技术的提出为提高频谱利用率开辟了一条非常有前途的道路。它的起点是频域和空域的多维空，我们称之为频谱空。参见图2-1。二级用户在认知无线电中的优先级较低。授权用户在任何时间和任何地点的出现将迫使二级用户退出当前频道或切换到其他频带，以免影响一级用户的正常通信。因此，二级用户需要不断感知周围无线电环境的变化，发现频谱空漏洞，避开一级用户，这需要高效可靠的频谱感知在性能分析仿真中，我们将局部虚警概率设置为0.1，检测概率设置为0.9，以保证局部检测结果具有较高的可信度，同时使恶意用户的数据篡改对融合中心起到一定的攻击作用。否则，即使本地检测结果不可信，正常合法用户和恶意用户之间也没有区别，这也是所有基于信誉值的算法的先决条件。从图5-2、图5-3和图5-4可以看出，随着恶意用户比例的增加，融合中心在该准则下的虚警概率明显增加，检测概率始终保持在1值。在该准则下，虚警概率增加，而检测概率呈下降趋势。在性能分析仿真中，我们将局部虚警概率Pf，I设置为0.1，检测概率设置为0.9，以保证局部检测结果具有较高的可信度，同时使恶意用户的数据篡改对融合中心起到一定的攻击作用。否则，即使本地检测结果不可信，正常合法用户和恶意用户之间也没有区别，这也是所有基于信誉值的算法的先决条件。按数字&。从图5-2、5-3和5-4可以看出，随着恶意用户比例的增加，融合中心在该标准下的虚警概率显著增加，并且检测概率保持在值1。在该准则下，虚警概率增加，而检测概率呈下降趋势。...................

结论

当前的静态频谱分配政策限制了频谱资源的充分利用。认知无线电可以通过频谱空孔的二次利用来提高频谱利用率，而不会干扰主要用户。频谱感知是实现认知无线电的前提，也是本文的主要研究对象。本文的工作总结如下:1 .本文首先介绍了认知无线电的基本原理和国内外研究现状，总结了频谱感知领域的典型感知方案，并比较了它们的优缺点和适用范围。其中，单节点感知易于实现，协作感知具有较高的准确率。总结了频谱感知的难点和挑战。2.能量检测被广泛应用，但由于噪声功率的不确定性，其性能会严重下降。分析了噪声功率不确定性对能量检测的具体影响，探讨了基于传输不确定区域检测统计的改进双阈值算法，在一定程度上解决了噪声不确定性带来的问题。。

2.2单节点感知

检测概率表示主要用户中认知用户的存在，而虚警概率表示当主要用户不存在时认知用户错误地作为主要用户存在的概率。大的虚警概率将阻止认知用户及时访问空闲的授权频带，导致频谱资源的浪费。显然，我们想要最大的检测概率和最小的虚警概率。因此，奈曼-皮尔逊准则(Naiman-Pearson criteria)常用于频谱感知检测方法，即在给定的虚警概率下，选择合适的检测算法或融合准则来最大化检测概率或最小化漏检概率。信号在实际环境中的传播会受到加性噪声、乘性噪声等的影响。为了简化分析，本文主要考虑加性高斯白噪声的情况。事实上，目前的大多数文献也是基于这种噪声进行分析的，[18]。

第三章噪声功率不确定下的能量检测及其改进算法..............................21

3.1噪声功率不确定性对能量检测算法的影响..........................................................21

3.1.1噪声功率不确定性对单节点能量检测的影响.............................................21

3.1.2噪声功率不确定性对协同能量检测硬组合的影响................................24

第四章频谱感知算法....................................................................32基于随机矩阵理论

4.1 APME..............................32

4.1.1系统模型.............................................32

第五章安全合作频谱感知..........................................................认知无线电中的46

5.1认知无线电中的安全问题简介....................................................................46

5.2 .安全威胁下的合作频谱感知性能分析......................................................48

第5章认知无线电安全合作频谱感知

5.1认知无线电安全问题简介
如图5-1所示，在由五个二级用户组成的认知网络中，有一个二级用户；总是会有一个恶意用户，他总是相反。当频谱处于空空闲状态时，中间三个正常用户将真实感知结果发送到融合中心，而两个恶意用户发送它们。那么融合中心收到的五个局部结果中有两个是错误的，这大大增加了融合中心做出错误决策的风险。从攻击的效果来看，PUE的攻击有点类似于SSDF的攻击，也就是说，PUE的攻击也是通过影响进行的。二级用户在其能力范围内向融合中心发送错误的感知数据，以最大化他们自己的兴趣。这两类恶意用户发送的单一感知结果可能与真实感知结果相反或相同，而:总是相反的；然而，它总是发送相反的感知结果。因此，相反类型的恶意用户会给融合中心带来越来越大的影响。基于此，本文将只讨论这种类型的恶意用户，他们总是相反的。

5.2安全威胁下合作频谱感知的性能分析

[13]

[14]

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参考文献(省略)