基于多維空間的射頻頻譜檢測技術研究.pdf

1、隨著無線通信技術的應用和發(fā)展，頻譜資源相對于日益增加的通信需求變得十分有限，頻譜檢測是發(fā)現空閑頻譜和提高頻譜資源利用率的關鍵技術。對應于信號傳輸的多維性，空閑頻譜也具有多個維度。除了頻率作為固有維度外，另外兩個最基本的維度就是時間和空間。本學位論文深入研究認知無線電(CR，Cognitive Radio)網絡環(huán)境在時間維度、空間維度以及聯合時間與空間維度上的多維空間頻譜檢測。首先在時間維度上研究了CR網絡頻譜感知中能量檢測的最優(yōu)門限、C

2、R網絡中基于Dempster-Shafer(D-S)證據理論的合作頻譜感知方法和CR網絡噪聲不確定環(huán)境下頻譜感知中的雙門限檢測方法;然后在空間維度和時間維度上研究了適用于CR網絡典型場景的空閑頻譜檢測方法和CR網絡中采用平均檢測概率約束的空時二維感知方法。
　　論文的主要研究成果如下：
　　1.針對頻譜感知中的能量檢測，得到了一個本地檢測的最優(yōu)門限和采用大數融合規(guī)則進行多用戶合作頻譜檢測的次優(yōu)門限。分析與仿真結果表明，單用戶

3、檢測時，本地最優(yōu)門限使得虛警概率和漏檢概率相加后的系統錯誤概率最小;在較低信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)且采用大數融合規(guī)則進行多用戶合作檢測時，次優(yōu)門限對應的系統錯誤概率接近最小值。
　　2.針對合作頻譜感知，提出了一種基于D-S證據理論的頻譜檢測方法，該方法對沖突證據源和融合規(guī)則進行了修正。分析與仿真結果表明，同“與”、“或”融合及其他D-S證據理論融合方法相比，所提方法進一步提高了CR網絡檢測性能，并可

4、作為加性高斯白噪聲(AWGN，Additive White Gauss Noise)信道和Rayleigh信道等網絡環(huán)境的通用頻譜感知方法。
　　3.針對噪聲不確定環(huán)境下頻譜感知中的能量檢測，提出了一種雙門限的檢測方法。該方法根據噪聲不確定范圍設置高、低兩個檢測門限，只對介于兩檢測門限之外的檢測結果進行判決。分析與仿真結果表明，該方法克服了噪聲不確定的影響，并且噪聲不確定環(huán)境下得到的檢測性能要優(yōu)于噪聲確定環(huán)境下采用精確噪聲功率得到

5、的檢測性能。在AWGN信道及Rayleigh信道下應用該方法，檢測性能均有顯著改進。
　　4.針對CR網絡中若干典型場景，提出了一種空閑頻譜檢測方法，通過排除空間虛警（SFA，Space False Alarm）影響，得到單個認知用戶（從用戶）在路徑損耗和Rayleigh衰落影響下的空閑頻譜檢測概率，同時得到路徑損耗影響下多用戶合作檢測及單用戶在寬帶環(huán)境下的空閑頻譜檢測概率。分析與仿真結果表明，所提方法的空閑頻譜檢測概率與采樣次數

6、有關;在該方法下采用多用戶合作檢測時的空閑頻譜檢測概率未必高于單用戶檢測;Rayleigh衰落會使空閑頻譜檢測概率進一步減小，而增加帶寬則會使空閑頻譜檢測概率大大提高。
　　5.針對CR網絡的空閑頻譜檢測，提出一種采用平均檢測概率約束的空時二維感知方法。以檢測概率在整個檢測區(qū)域內的平均值，作為從用戶接入授權用戶（主用戶）頻譜的約束，并由此設置檢測門限，在理論上得到時域、空域及空時二維空閑頻譜接入概率。分析和仿真結果表明，該方法所得