面向跨層設計的認知無線電頻譜感知研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜分配方式下，無線業(yè)務需求的快速增長造成了無線頻譜資源的日益緊缺，然而頻譜資源利用率十分低下。為解決頻譜資源緊缺與頻譜利用率低之間的矛盾，認知無線電(cognitive radio:CR)技術應運而生，其基本思想是允許認知無線電系統(tǒng)主動感知和動態(tài)接入“頻譜空洞”，從而提高頻譜利用率。認知無線電的關鍵技術主要有頻譜感知、頻譜管理、頻譜切換和頻譜共享等，其中頻譜感知是認知無線電的基本功能。頻譜感知需要快速準確地檢測出頻譜空洞，

2、為頻譜管理、頻譜切換和頻譜共享提供必要信息。由于復雜電磁環(huán)境的影響，頻譜感知面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的頻譜感知技術如匹配濾波、能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測等不能滿足系統(tǒng)檢測性能的要求，因此，需要深入研究頻譜感知技術，為認知無線電系統(tǒng)的實現(xiàn)提供理論基礎。本文從不同層面、不同角度研究認知無線電頻譜感知技術，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
　　第一，考慮到電磁環(huán)境的復雜性，提出了兩種單節(jié)點頻譜感知算法：基于信息熵的頻譜感知算法和基于多維噪聲的

3、局部最優(yōu)檢測算法。為了抵抗由復雜電磁環(huán)境引起的噪聲不確定性的影響，提出了基于信息熵的頻譜感知算法；理論分析和仿真結(jié)果表明該信息熵感知算法對噪聲不確定性具有內(nèi)在的魯棒性。為了更好地描述復雜電磁環(huán)境，提出了多維噪聲信號模型，并且基于該模型提出了一種局部最優(yōu)檢測算法。漸進相對效率(ARE)分析和仿真結(jié)果表明，在低復雜電磁環(huán)境中，局部最優(yōu)檢測優(yōu)于傳統(tǒng)的相關檢測。
　　第二，為了進一步提高系統(tǒng)的頻譜感知性能，從信息融合角度研究了合作感知問題

4、，主要分析了似然比檢驗準則和k/N準則的內(nèi)在聯(lián)系。合作感知需要考慮感知性能與合作代價的平衡問題。為了降低合作感知代價，研究了k/N合作下最優(yōu)合作準則k和最小合作數(shù)目N?；考慮到主用戶信號強度不均衡性，提出了一種基于預審查的合作感知方案，在保證總體檢測性能的同時降低了合作用戶數(shù)目。
　　第三，單節(jié)點感知和合作感知都是對頻譜瞬時狀態(tài)的估計；為了描述頻譜狀態(tài)的統(tǒng)計特性，提出了一種基于信息包統(tǒng)計量的MAC層頻譜感知算法。該感知算法運行于物