認(rèn)知無線電中無線頻譜感知技術(shù)的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)和應(yīng)用的快速發(fā)展，無線服務(wù)的重點(diǎn)已向多媒體通信等需要較寬頻譜和較高下載速率的服務(wù)轉(zhuǎn)移，而無線頻譜資源的匱乏已成為實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)據(jù)服務(wù)的嚴(yán)重障礙。實(shí)際上，頻譜的匱乏主要是由于陳舊的頻譜分配系統(tǒng)而不是頻譜本身的缺乏。在當(dāng)前無線頻譜固定分配的管理框架下，大部分頻譜資源處于低利用率的狀態(tài)。認(rèn)知無線電能夠動(dòng)態(tài)的利用時(shí)間和空間上暫時(shí)空閑的無線頻譜資源，為新的無線應(yīng)用提供工作頻段，因此被認(rèn)為是未來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入、解決無線頻譜匱乏問題的

2、關(guān)鍵技術(shù)之一。認(rèn)知無線電技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，其研究內(nèi)容包括了無線頻譜感知、動(dòng)態(tài)頻譜共享和管理等諸多技術(shù)問題。本文針對認(rèn)知無線電系統(tǒng)的無線頻譜感知技術(shù)做了深入研究，主要的創(chuàng)新性成果如下： 1.研究了噪聲不確定性環(huán)境下主用戶信號(hào)檢測問題。提出了基于信號(hào)校準(zhǔn)的主用戶信號(hào)檢測方法。在信號(hào)檢測前利用保護(hù)帶寬等對無線環(huán)境的噪聲功率進(jìn)行估計(jì)，減小噪聲方差不確定性對檢測器穩(wěn)健性的影響。推導(dǎo)了滿足檢測器穩(wěn)健性要求下的噪聲校準(zhǔn)時(shí)間的選擇方法，并解

3、決了在靜默期應(yīng)用中最大化檢測性能的參數(shù)選擇問題。在已知噪聲方差不確定性時(shí)，提出了通過雙門限協(xié)作檢測提高檢測性能的方法。其中各協(xié)作用戶的檢測門限由噪聲方差不確定性決定，仿真表明該方法的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的協(xié)作檢測方法。 2.無線通信中利用接收多天線實(shí)現(xiàn)空間分集，提高傳輸?shù)目煽啃?。本文利用接收多天線間衰落的差異，提出了瑞利衰落信道下基于空時(shí)二維檢測的主用戶檢測方法。通過分別基于空間維度信道衰落和時(shí)間維度主用戶信號(hào)變化的廣義似然比檢驗(yàn)，能夠

4、實(shí)現(xiàn)在未知噪聲功率情況下的主用戶信號(hào)檢測。檢測方法與噪聲功率無關(guān)，因此對噪聲不確定性具有穩(wěn)健性。 3.無線頻譜感知為避免認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸?shù)母蓴_，需要在信號(hào)檢測期間利用靜默期暫停自身網(wǎng)絡(luò)通信。然而靜默期所導(dǎo)致的傳輸中斷引入了額外的開銷，并影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。出于降低感知開銷的目的，本文研究了不需要靜默期的主用戶信號(hào)檢測方法。提出了基于線性自信號(hào)消除的主用戶信號(hào)檢測，基于信道衰落模型消除次用戶自身信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無靜默期的檢測。針對

5、OFDM系統(tǒng)提出了一種低復(fù)雜度的基于互補(bǔ)符號(hào)對的無靜默期檢測方法，該方法與使用靜默期的能量檢測具有相近的性能。在OFDM系統(tǒng)自信號(hào)消除模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)并對比了已有方法利用自信號(hào)消除的檢測性能。 4.受無線傳播衰落、噪聲不確定性等因素影響，通過單一次用戶的信號(hào)檢測并不能獲得可靠的檢測結(jié)果。利用多個(gè)次用戶協(xié)作感知是提高檢測性能的有效方法。然而，協(xié)作感知過程中的協(xié)作信息交互將引入額外的開銷。本文提出了基于相干MAC(Multiple