基于分布假設(shè)檢驗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)。
　　本文對認(rèn)知無線電中頻譜感知算法進行了深入的研究，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性能，但其需要知道噪聲方差，為實現(xiàn)盲頻譜感知，本文通過實時估計噪聲方差方法和構(gòu)造新的擬合對象等方法改進了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

3、算擬合對象和對擬合對象進行排序，導(dǎo)致復(fù)雜度較大，不利于實時感知。針對該缺陷，本文在數(shù)理統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，在不用擬合準(zhǔn)則的前提下構(gòu)造了新的檢驗統(tǒng)計量，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分布的快速盲頻譜感知算法，并推導(dǎo)了判決門限的計算公式，理論分析仿真表明了所提算法的有效性。
　　2.當(dāng)主用戶信號在感知期間發(fā)生變化時（此時主用戶信號為動態(tài)信號），第1部分所提的所有算法的檢測性能將會快速下降甚至失效，這限制了上述所提算法的

4、應(yīng)用范圍。為實現(xiàn)對動態(tài)信號的感知，本文利用多天線可以提供空間相關(guān)性這一特征，對協(xié)方差矩陣元素進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）元素進行歸一化處理得到相關(guān)系數(shù)，當(dāng)主用戶不存在時經(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)化為一個單邊的學(xué)生分布的檢驗問題，然后利用數(shù)學(xué)上已有的側(cè)重右尾檢驗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，在此基礎(chǔ)上，本文對RAD準(zhǔn)則進行了改進，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