基于多維空間的射頻頻譜檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，頻譜資源相對(duì)于日益增加的通信需求變得十分有限，頻譜檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)空閑頻譜和提高頻譜資源利用率的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)應(yīng)于信號(hào)傳輸?shù)亩嗑S性，空閑頻譜也具有多個(gè)維度。除了頻率作為固有維度外，另外兩個(gè)最基本的維度就是時(shí)間和空間。本學(xué)位論文深入研究認(rèn)知無(wú)線電(CR，Cognitive Radio)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在時(shí)間維度、空間維度以及聯(lián)合時(shí)間與空間維度上的多維空間頻譜檢測(cè)。首先在時(shí)間維度上研究了CR網(wǎng)絡(luò)頻譜感知中能量檢測(cè)的最優(yōu)門限、C

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

3、檢測(cè)時(shí)，本地最優(yōu)門限使得虛警概率和漏檢概率相加后的系統(tǒng)錯(cuò)誤概率最小;在較低信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)且采用大數(shù)融合規(guī)則進(jìn)行多用戶合作檢測(cè)時(shí)，次優(yōu)門限對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)錯(cuò)誤概率接近最小值。
　　2.針對(duì)合作頻譜感知，提出了一種基于D-S證據(jù)理論的頻譜檢測(cè)方法，該方法對(duì)沖突證據(jù)源和融合規(guī)則進(jìn)行了修正。分析與仿真結(jié)果表明，同“與”、“或”融合及其他D-S證據(jù)理論融合方法相比，所提方法進(jìn)一步提高了CR網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境的通用頻譜感知方法。
　　3.針對(duì)噪聲不確定環(huán)境下頻譜感知中的能量檢測(cè)，提出了一種雙門限的檢測(cè)方法。該方法根據(jù)噪聲不確定范圍設(shè)置高、低兩個(gè)檢測(cè)門限，只對(duì)介于兩檢測(cè)門限之外的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判決。分析與仿真結(jié)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(cè)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(cè)性能。在AWGN信道及Rayleigh信道下應(yīng)用該方法，檢測(cè)性能均有顯著改進(jìn)。
　　4.針對(duì)CR網(wǎng)絡(luò)中若干典型場(chǎng)景，提出了一種空閑頻譜檢測(cè)方法，通過(guò)排除空間虛警（SFA，Space False Alarm）影響，得到單個(gè)認(rèn)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(cè)概率，同時(shí)得到路徑損耗影響下多用戶合作檢測(cè)及單用戶在寬帶環(huán)境下的空閑頻譜檢測(cè)概率。分析與仿真結(jié)果表明，所提方法的空閑頻譜檢測(cè)概率與采樣次數(shù)

6、有關(guān);在該方法下采用多用戶合作檢測(cè)時(shí)的空閑頻譜檢測(cè)概率未必高于單用戶檢測(cè);Rayleigh衰落會(huì)使空閑頻譜檢測(cè)概率進(jìn)一步減小，而增加帶寬則會(huì)使空閑頻譜檢測(cè)概率大大提高。
　　5.針對(duì)CR網(wǎng)絡(luò)的空閑頻譜檢測(cè)，提出一種采用平均檢測(cè)概率約束的空時(shí)二維感知方法。以檢測(cè)概率在整個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的平均值，作為從用戶接入授權(quán)用戶（主用戶）頻譜的約束，并由此設(shè)置檢測(cè)門限，在理論上得到時(shí)域、空域及空時(shí)二維空閑頻譜接入概率。分析和仿真結(jié)果表明，該方法所得