【摘要】：為了應(yīng)對移動數(shù)據(jù)流量爆炸式增長、海量的設(shè)備連接及新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景,下一代無線通信系統(tǒng)將充分利用從低頻到高頻的頻譜資源,大幅提升頻譜效率、能源效率和成本效率。認知無線電作為一種實現(xiàn)共享使用頻譜、能顯著提高頻譜效率的技術(shù)而獲得了廣泛的關(guān)注,頻譜感知則是其關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要對頻譜感知中基于特征值檢測器的合作頻譜感知算法和頻譜感知工作機制進行研究,提出了一種基于高階矩改進的合作頻譜感知算法。同時,針對現(xiàn)有間斷式的頻譜感知工作機制,提出了基于信號集合特性的連續(xù)頻譜感知工作機制。具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新包括以下兩個方面:1.在中心式合作頻譜感知模型中,重點研究了基于特征值檢測器的合作頻譜感知算法。搭建仿真平臺以實現(xiàn)對于各種合作頻譜感知算法之間的對比,并分析其理論基礎(chǔ)、優(yōu)點及缺點。基于特征值檢測器的合作頻譜感知算法不僅在可靠性上優(yōu)于能量檢測器,而且更易于實現(xiàn)全盲檢測。然而,現(xiàn)有部分基于特征值檢測器的合作頻譜感知算法只利用接收信號協(xié)方差矩陣的最大特征值構(gòu)成全局檢驗統(tǒng)計量,舍棄了剩余的特征值,并不能完全利用接收信號中蘊含的所有特征值信息。此外,現(xiàn)有算法大多基于一階的特征值構(gòu)造判決變量,并未完全利用隱藏在接收信號中的特征值高階矩信息。為了解決上述問題,本文引入特征值的高階矩進行改進,利用特征值的高階矩擴大在不同檢驗假設(shè)下全局統(tǒng)計量之間的差距,由此提出了基于高階矩改進的特征值檢測器合作頻譜感知算法。仿真結(jié)果表明,所提改進算法可以有效提升頻譜感知的性能。2.針對連續(xù)頻譜檢測機制的研究,主要完成以下三個目標:(1)提出能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)頻譜感知的工作機制;(2)提高所提工作機制對目標授權(quán)頻段狀態(tài)變化的響應(yīng)速度;(3)降低計算復雜度以達到易于實現(xiàn)的目的。首先,針對第一個目標,設(shè)計一個滑動窗口,SU通過滑動窗口觀測目標授權(quán)頻段,令滑動窗口內(nèi)各個時隙的觀測數(shù)據(jù)組成一個集合,然后通過對集合勢的估計得到當前滑窗內(nèi)的信號判決結(jié)果。其次,對目標授權(quán)頻段的響應(yīng)速度與滑動窗口內(nèi)時隙的寬度、時隙數(shù)量(即滑動窗口的分辨率)密切相關(guān)。基于現(xiàn)有準則,提出了基于樣本功率改進的準則,避免了對協(xié)方差矩陣進行特征值分解帶來的計算復雜度。同時,基于信號連續(xù)性,提出了不同集合勢估計準則組合的改進方案,避免虛警率或漏檢率過高的情況,降低估計誤差,并實現(xiàn)快速響應(yīng)。最后,提出了基于集合平均值迭代的連續(xù)頻譜感知工作機制,該機制不需要對接收信號的協(xié)方差矩陣進行特征值分解,計算復雜度較低,從而可以實現(xiàn)低復雜度的目的。仿真結(jié)果表明,所提工作機制在一定SINR下可以達到對目標授權(quán)頻段的快速響應(yīng)的目的。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925

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