車載認(rèn)知無線電中的信號檢測與參數(shù)估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、為了使未來的無線通信系統(tǒng)能滿足更多的商業(yè)和公共服務(wù)的需求，擴(kuò)大系統(tǒng)容量已經(jīng)成為當(dāng)今無線通信領(lǐng)域最重要的研究課題。認(rèn)知無線電技術(shù)是通過機(jī)會(huì)主義的頻譜資源共享來提高整個(gè)系統(tǒng)的容量，所以近年來該技術(shù)作為最有競爭力的備選方案已經(jīng)被廣泛研究。認(rèn)知無線電應(yīng)用中第一步也是最重要的技術(shù)是在感興趣的頻段內(nèi)檢測頻譜的使用情況，即判斷原始用戶是否存在。為保障原始用戶不受到干擾并且為認(rèn)知無線電用戶爭取到更多的可用時(shí)間，原始用戶的檢測工作必須在低信噪比和短時(shí)間內(nèi)

2、完成。所以，認(rèn)知無線電中信號檢測問題的最大挑戰(zhàn)是尋找在低信噪比和小樣本數(shù)情況下性能優(yōu)良的檢測算法和檢測策略。本論文提出用多部車輛做為檢測設(shè)備的載體，對原始用戶進(jìn)行快速檢測。根據(jù)不同的檢測要求和環(huán)境情況，研究了不同的檢測策略和檢測技術(shù)，包括時(shí)頻技術(shù)、合作協(xié)作、空域技術(shù)等。主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　1.以已開放頻段的原始用戶信號——ATSC數(shù)字電視信號為例，提出了不同的時(shí)頻信號檢測算法。在完成ATSC數(shù)字電視信號建模的基礎(chǔ)上，通過分析

3、其頻譜特性，提出了導(dǎo)頻信號檢測算法。根據(jù)ATSC數(shù)字電視信號的特殊編碼結(jié)構(gòu)，提出了數(shù)據(jù)域同步信號檢測算法和數(shù)據(jù)段同步信號檢測算法。通過分析ATSC數(shù)字電視信號的統(tǒng)計(jì)特性，提出了周期平穩(wěn)信號檢測算法。通過仿真實(shí)驗(yàn)，給出了這幾種檢測算法的性能分析，為工程實(shí)現(xiàn)提供了可靠的理論依據(jù)。
　　2.對車載合作感知系統(tǒng)進(jìn)行討論并完成系統(tǒng)仿真。在該系統(tǒng)中，多部車載設(shè)備通過中心協(xié)調(diào)式合作策略對ATSC數(shù)字電視信號進(jìn)行合作檢測。整個(gè)仿真系統(tǒng)可以分為信號

4、產(chǎn)生，信號檢測以及數(shù)據(jù)融合三個(gè)部分。信號產(chǎn)生部分主要生成需要檢測的原始用戶信號，即將通過車載信道后的ATSC數(shù)字電視信號為接收數(shù)據(jù)。車載信道包括不同環(huán)境下的衰落、陰影效應(yīng)和多徑等。信號檢測部分可以采用簡單的盲檢測算法也可以采用特征檢測算法。數(shù)據(jù)融合部分主要使用了軟判決和硬判決的數(shù)據(jù)融合策略。在仿真實(shí)驗(yàn)中，采用經(jīng)典的環(huán)境參數(shù)并且對檢測算法和數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行不同的組合。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果為不同情況下的策略選擇提供了理論依據(jù)。
　　3.通過多

5、信號特征分析，提出了基于樣本特征值的檢測算法。在該算法中，首先將多部車輛接收到的樣本組成數(shù)據(jù)矩陣，然后通過特征分解得到樣本特征值并且利用樣本特征值構(gòu)造出檢測統(tǒng)計(jì)量，最后通過和檢測門限做比較獲得判決結(jié)果。提出了兩種適用于樣本數(shù)較少情況下的檢測統(tǒng)計(jì)量，并且根據(jù)樣本特征值的波動(dòng)特性給出相應(yīng)的檢測門限。通過仿真實(shí)驗(yàn)可以證明這兩種算法能夠有效地在短時(shí)間內(nèi)完成對原始用戶的檢測。
　　4.討論了原始用戶個(gè)數(shù)估計(jì)算法。分析了傳統(tǒng)個(gè)數(shù)估計(jì)算法在樣本

6、數(shù)較少時(shí)性能下降的原因，給出了利用特征值完成信號檢測時(shí)所需的極限能量。提出了利用樣本特征值構(gòu)造檢測統(tǒng)計(jì)量的兩種方法，并結(jié)合序列假設(shè)檢驗(yàn)方法給出了原始用戶個(gè)數(shù)估計(jì)算法。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)，證明了這兩種估計(jì)算法在樣本數(shù)較少的環(huán)境下，比傳統(tǒng)信號源個(gè)數(shù)估計(jì)算法和許多近年來提出的改進(jìn)算法具有更優(yōu)的估計(jì)性能。
　　5.討論了原始用戶的來波方向估計(jì)算法。首先，分析了短數(shù)據(jù)和低信噪比情況下，基于子空間的測向算法性能衰減的原因，然后，提出了一種