基于隱馬爾可夫模型的頻譜預(yù)測和感知方法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，認(rèn)知無線電成為該領(lǐng)域研究的熱門方向之一。其主要思想是讓無線電掌握學(xué)習(xí)的能力，學(xué)會與周圍環(huán)境交互信息，自適應(yīng)的感知和利用頻譜“空洞”，并且要限制次用戶對主用戶的干擾。其中，頻譜感知是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。高性能的頻譜感知方法要求能夠避免次用戶和主用戶的碰撞機(jī)率，提高通信質(zhì)量。同時，為了使次用戶能夠充分利用空閑頻譜進(jìn)行通信則需要在較短時間內(nèi)快速檢測到頻譜“空洞”。準(zhǔn)確而又快速的頻譜感知能避免次用戶對主用戶的干擾，并能提

2、高整個系統(tǒng)的吞吐量。如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的頻譜感知是本文研究的主題。
　　為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的頻譜感知，可以采用先預(yù)測后感知的方法。次用戶通過學(xué)習(xí)頻譜感知的歷史數(shù)據(jù)，對下一時刻各信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，然后根據(jù)預(yù)測結(jié)果對可能出現(xiàn)頻譜“空洞”的信道優(yōu)先進(jìn)行頻譜感知。本文首先給出了一種基于離散隱馬爾可夫模型的自適應(yīng)聯(lián)合頻譜預(yù)測方法。該方法是次用戶根據(jù)頻譜感知?dú)v史信息得到主用戶信道狀態(tài)訓(xùn)練集，用前M個時刻信道的狀態(tài)組成的矩陣作為待測矩陣與訓(xùn)練集匹配

3、，根據(jù)匹配的相似度對下一時刻的信道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。仿真結(jié)果表明，利用本方法進(jìn)行的頻譜預(yù)測具有較高的準(zhǔn)確性。
　　為了克服了離散隱馬爾可夫模型在處理連續(xù)信號矢量量化過程中產(chǎn)生的信息失真問題，并充分利用頻譜感知的歷史數(shù)據(jù)，來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的頻譜感知，本文將連續(xù)隱馬爾可夫模型應(yīng)用于頻譜感知方法進(jìn)行研究。研究表明，在信道占用和空閑狀態(tài)下采樣得到的能量值滿足不同的高斯分布，故可采用連續(xù)隱馬爾可夫模型通過模式識別方法進(jìn)行頻譜感知，根據(jù)識別的