本文關(guān)鍵詞：空地一體化網(wǎng)絡(luò)頻譜感知技術(shù)研究　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著多媒體業(yè)務(wù)和高通量衛(wèi)星技術(shù)的飛速發(fā)展,衛(wèi)星寬帶無線接入的需求正在急劇增長,目前衛(wèi)星通信普遍采用時分復(fù)用,對頻譜利用的研究較少。認(rèn)知無線電(CR)技術(shù)可以有效地提高異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜利用率。但是如何在多個地面無線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)中利用這一技術(shù)提高這類網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用率是當(dāng)前的研究熱點。認(rèn)知無線電技術(shù)允許認(rèn)知用戶和授權(quán)用戶在同一頻譜內(nèi)共存而不影響授權(quán)用戶的正常通信。頻譜感知技術(shù)是認(rèn)知無線電中的核心技術(shù),但是過高的采樣率嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)寬帶頻譜感知技術(shù)的發(fā)展。壓縮感知能夠克服傳統(tǒng)寬帶頻譜感知對信號的采樣速率必須滿足奈奎斯特抽樣定理,同時也是應(yīng)用于空地一體化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。論文的研究工作得到了中國電子科技集團(tuán)公司航天信息應(yīng)用技術(shù)重點實驗室開放基金項目的支持。針對上述熱點問題,論文的主要工作如下:(1)提出了基于協(xié)作頻譜感知的認(rèn)知空地網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)。首先研究了認(rèn)知衛(wèi)星動態(tài)接入空閑衛(wèi)星授權(quán)頻段以及地面授權(quán)頻段的可行模式。針對未來寬帶衛(wèi)星中認(rèn)知無線電技術(shù)的應(yīng)用,本文提出了基于協(xié)作頻譜感知的認(rèn)知空地網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu),使多個節(jié)點能夠公平地接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),同時滿足了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間快速接入響應(yīng)的需要,并詳細(xì)分析了該架構(gòu)的協(xié)作頻譜感知運(yùn)行模式以及功能框架,最后對多天線CR節(jié)點協(xié)作感知模型的性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析。(2)提出了基于SGOMP的寬帶壓縮感知算法。針對正交匹配追蹤(OMP)算法測量過程容易受到噪聲干擾以及在實際應(yīng)用中原始信號稀疏度可能不可用的問題,本文提出了一種稱為隨機(jī)梯度正交匹配追蹤(SGOMP)的新型重建算法,隨機(jī)梯度法用于替代正交匹配追蹤(OMP)算法的最小二乘法,并在提出算法的基礎(chǔ)上增加了提前終止條件,以減少算法復(fù)雜度。論文提出的認(rèn)知空地網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)降低了認(rèn)知用戶終端硬件設(shè)計復(fù)雜度,增加了系統(tǒng)噪聲容限,顯著提高了系統(tǒng)頻譜利用率。仿真結(jié)果表明,所提出的算法在噪聲環(huán)境下原始信號重構(gòu)成功率較高。此外,使用提前終止閾值(ETT)可以在不影響算法重構(gòu)成功率的前提下降低算法的復(fù)雜度。
[Abstract]:With the rapid development of multimedia services and high-throughput satellite technology, the demand of satellite broadband wireless access is growing rapidly. At present, time division multiplexing is widely used in satellite communication. Less research on spectrum utilization. Cognitive Radio (CR). However, how to improve the spectral efficiency of multiple terrestrial wireless networks and satellite networks by using this technology is the current research. Cognitive radio technology allows cognitive users and authorized users to coexist in the same spectrum without affecting the normal communication of authorized users. Spectrum sensing technology is the core technology in cognitive radio. However, the high sampling rate seriously restricts the development of traditional broadband spectrum sensing technology. Compressed sensing can overcome the traditional broadband spectrum sensing sampling rate of signals must meet Nyquist sampling theorem. At the same time, it is also the key technology applied in the air-ground integration network. The research work of this paper is supported by the open fund project of the key laboratory of aerospace information application technology of china electronic technology group corporation. In view of the above hot questions. Question. The main work of the thesis is as follows:. A cognitive air-to-ground network communication architecture based on cooperative spectrum sensing is proposed. Firstly, the feasible modes of cognitive satellite dynamic access to idle satellite authorization band and ground authorization band are studied. The application of wire-electric technology. In this paper, a cognitive air-to-ground network communication architecture based on cooperative spectrum sensing is proposed, which enables multiple nodes to access the satellite network equitably, and meets the need of fast access response between network nodes. The cooperative spectrum sensing mode and the functional framework of the architecture are analyzed in detail. Finally, the performance of multi-antenna CR node cooperative sensing model is analyzed in detail. (2) A wideband compression sensing algorithm based on SGOMP is proposed. The algorithm is prone to noise interference and the problem that the original signal sparsity may not be available in practical applications. In this paper, a new reconstruction algorithm called random gradient orthogonal matching tracking (SGOMP) is proposed, which is used to replace the least square method of orthogonal matching tracking (OMP) algorithm. In order to reduce the complexity of the algorithm, the proposed cognitive air-to-ground network communication architecture reduces the complexity of the hardware design of cognitive user terminal. The noise tolerance of the system is increased, and the spectrum efficiency of the system is improved significantly. The simulation results show that the proposed algorithm has a high success rate of original signal reconstruction in noisy environment. Using early termination threshold (ETT) can reduce the complexity of the algorithm without affecting the success rate of reconstruction.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN925

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本文編號：1393250