認(rèn)知無(wú)線電中基于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的頻譜感知技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的高速創(chuàng)新以及人們對(duì)于科技產(chǎn)品的不斷追求，現(xiàn)有的頻譜資源已無(wú)法滿足我們的通信需求。為了解決該問(wèn)題，除了開(kāi)發(fā)新的可用頻段，一種解決方法就是提高現(xiàn)有頻譜的利用率，即認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。而在頻譜感知技術(shù)中，匹配濾波器檢測(cè)和循環(huán)特征平穩(wěn)檢測(cè)性能較好，但需要知道大量的授權(quán)用戶先驗(yàn)信息，這在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中是很難實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)而言，能量檢測(cè)方法的計(jì)算簡(jiǎn)單且不需要授權(quán)用戶的信息，但是容易受到噪聲不確定度的影響并且在低信噪比條件下檢測(cè)性能比較差。

2、>　　本文我們將擬合優(yōu)度檢驗(yàn)應(yīng)用于頻譜感知技術(shù)中。擬合優(yōu)度檢驗(yàn)方法屬于非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)，不需要任何授權(quán)用戶的先驗(yàn)信息，我們只需抽取合適數(shù)目的樣本來(lái)驗(yàn)證總體的分布是否屬于某種特定的分布族。在應(yīng)用到認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)上時(shí)，我們只需選取一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型，然后對(duì)抽取的樣本進(jìn)行比較驗(yàn)證。本文主要研究AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中多種信號(hào)的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的頻譜感知性能，重點(diǎn)分析以上三種信道中直流成分對(duì) AD（Anderson-Dar

3、ling）擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的影響，以及噪聲不確定情況下，AWGN信道和Rayleigh信道中能量檢測(cè)和AD檢驗(yàn)的性能分析和比較。主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)為：
　　1.在信道中噪聲方差確定的前提下，我們通過(guò) Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在AWGN信道、Rayleigh信道中，當(dāng)高斯信號(hào)和正弦信號(hào)中沒(méi)有直流成分時(shí)，無(wú)論信噪比和虛警概率高低，能量檢測(cè)的性能總比AD檢驗(yàn)和KS（Kolmogrov-Smirnov）檢驗(yàn)要好。當(dāng)傳輸信號(hào)為純直流信號(hào)時(shí)

4、，AD檢驗(yàn)和KS檢驗(yàn)的檢測(cè)性能比能量檢測(cè)要好，其中AD檢驗(yàn)的性能比KS檢驗(yàn)略優(yōu)。
　　2.同樣在噪聲方差確定的前提下，我們?cè)?AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中的傳輸信號(hào)里加入直流成分，得出結(jié)論：對(duì)于AD檢驗(yàn)而言，傳輸信號(hào)種類的不同對(duì)于檢測(cè)性能的影響并不大，影響最大的因素是傳輸信號(hào)中直流成分的比重。AD檢驗(yàn)的檢測(cè)性能會(huì)隨著傳輸信號(hào)中直流成分的增加而有很大的提高。這是因?yàn)樵谛盘?hào)中加入直流成分會(huì)改變傳輸信號(hào)的均

5、值，而信道中噪聲的均值是0，所以傳輸信號(hào)的均值越大，與噪聲信號(hào)的均值區(qū)別就越大，統(tǒng)計(jì)特征值的區(qū)別也就更加明顯。
　　3.在噪聲方差不確定的情況下，我們分析了AWGN信道和Rayleigh衰落信道中不同場(chǎng)景下 AD檢驗(yàn)和能量檢測(cè)兩種頻譜感知方法的檢測(cè)性能優(yōu)劣，并研究在傳輸信號(hào)中加入直流分量對(duì)AD檢驗(yàn)性能的影響。將AD檢驗(yàn)與傳統(tǒng)的能量檢測(cè)在檢測(cè)性能方面進(jìn)行比較分析，可以方便我們?cè)诓煌木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下選擇最優(yōu)的頻譜感知方法。我們得出如下結(jié)論

6、：
　　（1）在 AWGN信道中，信噪比較低并且信號(hào)中沒(méi)有直流成分的情況下，AD檢驗(yàn)的檢測(cè)性能比能量檢測(cè)好，但在較高信噪比時(shí)能量檢測(cè)性能比 AD檢驗(yàn)要好?？梢?jiàn)AD檢驗(yàn)抗信噪比能力和抗噪聲不確定度的能力比能量檢測(cè)強(qiáng)。在AWGN信道中的傳輸信號(hào)里加入不同比例的直流成分后我們發(fā)現(xiàn)：AD檢驗(yàn)的檢測(cè)性能受到的主要影響來(lái)源于傳輸信號(hào)中直流成分所占比重的多少，并且直流成分越多 AD檢驗(yàn)的檢測(cè)性能就越好。當(dāng)傳輸信號(hào)中直流成分大于10％時(shí)，無(wú)論信噪

7、比高低 AD檢驗(yàn)都比能量檢測(cè)更合適。
　?。?）在瑞利信道中，信噪比較低并且信號(hào)中沒(méi)有直流成分的情況下，無(wú)論傳輸信號(hào)是哪一種，AD檢驗(yàn)的檢測(cè)性能都是最優(yōu)的，但在較高信噪比時(shí)能量檢測(cè)性能比AD檢驗(yàn)的要好。以上結(jié)論在噪聲不確定度高或低時(shí)都適用，在信噪比較低時(shí)我們應(yīng)該選擇 AD檢驗(yàn)，信噪比較高時(shí)選擇能量檢測(cè)。最后我們比較了不同信號(hào)在噪聲不確定情況下的頻譜感知性能，并且在高斯信號(hào)中加入了不同比例的直流成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在 Rayleigh信