基于分布假設(shè)檢驗(yàn)的盲頻譜感知算法研究.pdf

1、無線通信技術(shù)的快速發(fā)展和固定的頻譜分配政策導(dǎo)致了頻譜資源緊缺。認(rèn)知無線電是一種可以提高頻譜利用率的新興技術(shù)，其核心思想是通過頻譜感知技術(shù)發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”，在不干擾主用戶通信的前提下允許次用戶使用空閑頻譜。因此，快速有效的頻譜感知是認(rèn)知無線電的前提和基礎(chǔ)。
　　本文對(duì)認(rèn)知無線電中頻譜感知算法進(jìn)行了深入的研究，將頻譜感知問題轉(zhuǎn)化為分布假設(shè)檢驗(yàn)問題，主要工作和創(chuàng)新成果如下:
　　1.認(rèn)知無線電中基于擬合優(yōu)度的頻譜感知算法大體上分為

2、兩種:一種是半盲頻譜感知算法，比如Anderson-Darling(AD)感知算法;另一種是盲頻譜感知算法，比如基于特征函數(shù)的盲頻譜感知算法。AD感知算法具有較高的檢測(cè)性能，但其需要知道噪聲方差，為實(shí)現(xiàn)盲頻譜感知，本文通過實(shí)時(shí)估計(jì)噪聲方差方法和構(gòu)造新的擬合對(duì)象等方法改進(jìn)了AD感知算法，提出了兩種盲頻譜感知算法，主要包括利用噪聲估計(jì)的AD盲頻譜感知算法、基于F分布的盲頻譜感知算法。由于以上所提算法和已有的基于擬合優(yōu)度的盲頻譜感知算法需要計(jì)

3、算擬合對(duì)象和對(duì)擬合對(duì)象進(jìn)行排序，導(dǎo)致復(fù)雜度較大，不利于實(shí)時(shí)感知。針對(duì)該缺陷，本文在數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，在不用擬合準(zhǔn)則的前提下構(gòu)造了新的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，提出了基于均方值與方差之比的盲頻譜感知算法和基于二項(xiàng)分布的快速盲頻譜感知算法，并推導(dǎo)了判決門限的計(jì)算公式，理論分析仿真表明了所提算法的有效性。
　　2.當(dāng)主用戶信號(hào)在感知期間發(fā)生變化時(shí)（此時(shí)主用戶信號(hào)為動(dòng)態(tài)信號(hào)），第1部分所提的所有算法的檢測(cè)性能將會(huì)快速下降甚至失效，這限制了上述所提算法的

4、應(yīng)用范圍。為實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的感知，本文利用多天線可以提供空間相關(guān)性這一特征，對(duì)協(xié)方差矩陣元素進(jìn)行了研究得到以下結(jié)論:將協(xié)方差矩陣上三角（或下三角）元素進(jìn)行歸一化處理得到相關(guān)系數(shù)，當(dāng)主用戶不存在時(shí)經(jīng)過非線性變換的相關(guān)系數(shù)的服從學(xué)生分布;而當(dāng)主用戶存在時(shí)經(jīng)過非線性變換的相關(guān)系數(shù)的概率密度函數(shù)向右偏離學(xué)生分布。在這一重要的結(jié)論基礎(chǔ)下，本文從兩方面入手。一方面，將頻譜感知問題轉(zhuǎn)化為多個(gè)相關(guān)系數(shù)的融合問題，通過等增益合并提出基于相關(guān)系數(shù)的多天線協(xié)

5、作盲頻譜感知算法;另一方面，受擬合優(yōu)度思想的啟發(fā)，本文將頻譜感知問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)單邊的學(xué)生分布的檢驗(yàn)問題，然后利用數(shù)學(xué)上已有的側(cè)重右尾檢驗(yàn)AD(Right-tail AD，RAD)準(zhǔn)則提出一種聯(lián)合相關(guān)函數(shù)和RAD準(zhǔn)則的頻譜感知算法。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)RAD準(zhǔn)則進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種單邊RAD(Unilateral RAD，URAD)準(zhǔn)則，并將URAD準(zhǔn)則應(yīng)用于上述的擬合優(yōu)度問題。理論分析和仿真表明在相同條件下利用URAD準(zhǔn)則得到的檢測(cè)