穩(wěn)健精細抗差異性頻譜感知技術研究.pdf

1、頻譜感知技術是研究和發(fā)展認知動態(tài)系統(tǒng)的關鍵基礎要素，然而隨著無線通信、電子偵察以及電子對抗等技術的迅速發(fā)展，電子設備的種類層出不窮，各種無線電信號功率電平差異越來越大，通信信號體制、探測方式以及干擾模式也越來越多樣,使得空間電磁環(huán)境越來越復雜，這給頻譜感知技術帶來許多亟待解決和必須持續(xù)關注的新需求：
　　1.穩(wěn)健頻譜感知
　　在實用的認知動態(tài)系統(tǒng)中，頻譜感知技術必須具備在極低信噪比和無線信道嚴重衰落電磁背景下，進行實時盲頻譜

2、感知的能力，這給經典的頻譜感知算法感知的穩(wěn)健性帶來巨大的挑戰(zhàn)。
　　2.精細頻譜感知
　　新一代無線通信、監(jiān)測、偵察、對抗系統(tǒng)都或多或少地朝著超寬帶、短時突發(fā)以及多交互目標的趨勢進一步推進，通信電子行業(yè)的這一技術發(fā)展趨勢需要認知動態(tài)系統(tǒng)具備超寬帶多目標實時感知的能力，這為頻譜感知技術引入實時地在超寬帶內精細化分析的技術難題。
　　3.深度頻譜感知
　　針對某些認知動態(tài)系統(tǒng)，如認知雷達、認知電子對抗、認知無線電等，

3、需要具備對無線電信號深度分析的能力，以獲取任意目標信號的射頻特性、通信和干擾制式、調制類型、波形成形、來波方向以及位置等等眾多關鍵信息，從而實現系統(tǒng)的聯合優(yōu)化設計。然而，目前國內外頻譜感知的技術和設備，極少具有深度感知的能力，這也將是頻譜感知技術需要長期演化進步的一個方向。
　　4.抗差異性協作頻譜感知
　　背景噪聲是由地面噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲、人為噪聲、干擾噪聲以及信號檢測接收機熱噪聲等多種噪聲形式復合而成，背景噪聲電

4、平往往在時間、地點以及頻率等多維域上呈現出異常復雜的高動態(tài)起伏變化的特點。為了使協作頻譜感知的結果更為準確和可靠，協作頻譜感知技術必須具備適應參與協作節(jié)點背景噪聲電平高動態(tài)變化的能力，來對抗和削弱各節(jié)點自身差異性帶給最終協作結果的不良影響。
　　本文針對認知動態(tài)系統(tǒng)中頻譜感知技術面臨的新需求展開研究，論文主要研究成果如下：
　　1.頻譜感知的系統(tǒng)模型常被簡單地塑造成二元假設的問題，往往忽略了衰落信道系數、信號碼元速率以及白噪

5、聲帶寬之間的相互影響，本文構建的系統(tǒng)模型，充分分析了三者之間的關聯，并重點考慮了平坦慢衰落信道引入的樣本之間的相關性，保證了系統(tǒng)模型的精確性。
　　2.針對現存頻譜感知算法面臨的穩(wěn)健性需求，本文從頻域信號處理的角度，利用歸一化純量變換的原理，設計出基于歸一化譜的信號檢測算法，該算法依據傅里葉變換的漸進正態(tài)性和相互獨立性計算功率譜統(tǒng)計特性，利用監(jiān)測頻帶內部分譜線強度和與全部譜線強度和的比值作為檢驗統(tǒng)計量，該算法的判決門限只與頻譜感知

6、算法的參數配置有關，而與節(jié)點的噪聲方差無關，可有效克服噪聲不確定度對頻譜感知性能的影響，固定信噪比，算法的頻譜感知性能不受噪聲電平改變的影響，應用于高斯白噪聲和平坦慢衰落信道中，可在較寬的信噪比范圍內獲得較優(yōu)越的頻譜感知性能。
　　3.針對頻譜感知精細化的需求，現有常規(guī)超外差窄帶頻譜感知技術無法快速精確完成超寬帶內多目標的頻譜感知，本文進行面向離散頻段的實時多目標并行頻譜感知研究，利用多通道-多相化的結構進行超寬頻段功率譜的計算，

7、然后并行計算出各離散頻段的歸一化功率譜，通過循環(huán)執(zhí)行正向和反向搜索，檢測出通信帶寬內被占用的多個頻隙，在一個搜索循環(huán)中，首先執(zhí)行正向判決，檢測出瞬時功率參差不齊、差異較大的子帶信號，然后執(zhí)行反向判決，檢測出正向判決中漏檢的類似梳狀信號類型的子帶信號，完成對帶內的多個目標的并行頻譜感知。
　　4.針對參與協作節(jié)點自身參數的差異性，論文首先設計了一種更具有普適性的協作頻譜感知算法，該算法將各節(jié)點本地歸一化譜上傳融合中心，克服噪聲電平動