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1、 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：认知无线电中合伙频谱感知措施的研究学 院 名 称 ：通信学院学 生 姓 名 ：于兰兰专 业 ：广播电视工程班 级 ：0151003班学 号 ：指 导 教 师 ：刘占军副专家答辩组 负责人 ：填表时间： 年 月重庆邮电大学教务处制摘 要随着无线通信业务的迅速增长，日益增长的频谱需求与有限的频谱资源之间的矛盾已成为制约无线通信发展的重要瓶颈之一。而频谱感知是构建认知无线电系统的前提之一，因此认知无线电中合伙频谱感知措施的研究就显得尤为重要，论文重点研究认知无线电中的频谱感知技术，重要内容有:本文一方面简介了认知无线电的基本概念，
2、全面总结已有认知无线电频谱感知技术的原理、特点和性能。另一方面还具体的分析认知无线电的国内外研究现状及核心技术。具体论述了频谱感知技术的研究现状和概念，并指出了目前频谱感知研究工作中受到关注的某些重要问题，环绕这些问题进行了进一步研究。针对认知无线电中典型频谱感知算法（能量检测、算术几何平均、信号特性值子空间、最大特性值检测）存在不同限度缺陷的问题，为了进一步提高频谱感知算法的检测性能，提出了基于信号主分量提取的合伙频谱感知算法PCA(Principal Component Analysis)感知。该算法在认知无线电系统对于已授权顾客(Licensed User, LU)信号不具有任何先验条件
3、的应用场景下，仅运用接受信号协方差矩阵特性值及特性向量的检测器。在根据接受信号信噪比最大化的设计准则和约束条件下，能基于特性值和特性向量的、具有最优检测性能的合伙频谱感知检测变量，即构建基于接受信号的主分量（principal component）的合伙频谱感知最优全局检测变量融合方案，实现非有关检测方式下的最优频谱感知性能。仿真成果表白该算法方案可以明显地改善认知无线网络的协作频谱感知性能。【核心词】认知无线电 频谱感知 能量感知 合伙式感知 信号检测ABSTRACTWith the rapid growth of wireless communications business, the
4、increasing spectrum demand and the contradiction between the limited spectrum resources has become one of the main bottleneck restricting the development of wireless communication. the thesis focuses on the cognitive radio spectrum sensing technology, the main contents are as follows:And, in view of
5、 the key technologies to realize cognitive radio has carried on the exploration from the theory, analyses the energy test in the ideal and fading channel environment perception of authorized user signal performance and the shortage of multiple cognitive user collaboration awareness and diversity rec
6、eption technology into energy, an improved algorithm is put forward. Improved spectrum sensing algorithm preserves the energy test both the characteristics of easy to implement and without a priori information, and can effectively improve the reliability of detection. Respectively under the environm
7、ent of the channel performance simulation and analysis.Aiming at classical spectrum sensing algorithm in cognitive radio (energy detection, geometric average arithmetic, signal subspace, maximum eigenvalue detection) problems existing defects of different level, in order to further improve the detec
8、tion performance of spectrum sensing algorithm, is proposed based on cooperative spectrum sensing signal Principal Component extraction algorithm of PCA (Principal Component Analysis).The algorithm in cognitive radio system for authorized users (Licensed User, LU) signal does not have any prior cond
9、itions of application scenarios, only based on the received signal covariance matrix eigenvalue and eigenvector of the detector. In according to the design of the received signal SNR maximization criterion and constraint conditions, can be based on the eigenvalue and eigenvector with optimal detecti
10、on performance of cooperative spectrum sensing variables, namely the building of the brain that receives signals based on principal component (principal component), the optimal global cooperative spectrum sensing detection variable fusion schemes, and realize the related detection under the way of t
11、he optimal spectrum sensing performance. The simulation results show that the algorithm scheme can significantly improve the cognitive wireless network collaborative spectrum sensing performance.【Key words】 Cognitive radio Spectrum perception Energy awareness Collaborative perception cover optimizat
12、ion目 录前言目前，由于各类多媒体技术越来越普遍应用于生活，无线顾客数量急剧增长，使可运用的频谱资源稀缺。想要挖掘更多的无线频谱资源成为热点研究。美国联邦通信委员会的研究报告指出，导致既有频谱资源紧缺的重要因素涉及不合理的频谱管理及不良的分派方略。固定分派频谱是现阶段各类频谱管理部门最常用的分派方式，即将无线频谱提成固定大小的频谱块。通过使特定无线频谱块与特定无线接入网络一一相应的方式使无线通信系统得到相应的频谱分派。为了保护频段，频谱管理机构将大小固定的频谱块之间余留一定的间隔，同步获取授权资格的各类运营商对频谱的使用也有固定的期限，当期限截止时，这些频谱块将会被重新指派。采用固定频谱分派
13、方式虽然利于频谱管理机构管理，但由于无线多媒体技术将来的发展前景是高速化的，而固定分派方式下频谱运用率较低，互相的不适应迫使人们急于采用先进技术努力提高无线频谱的运用效率。为了努力使无线频谱的运用率提高，人们采用了诸如多天线技术、（数字输入、分散式输出）技术和链路自适应技术等先进的无线通信领域理论及技术，但提高效果并不抱负。同步研究发现，在广泛的授权频段中，无线频谱运用率极低的部分大多为传播特性良好的低屡屡谱。更多实测研究表白，如下的频段未能充足运用的部分占70%，而以上的频段则几乎都未被使用。为了可以克服“频谱空穴”，在空域、时域和频域中更加高效的运用无线频谱，提高运用率。公司的博士率先提出
14、认知无线电（,）【1】的概念。 第一章 绪论第一节 认知无线电的研究意义和背景信息时代的到来，使得无线频谱在现代社会成为不可或缺的的贵重资源。无线频谱目前处在重要由国家统一分派授权使用状态。且一般一种频段只供一种独立的无线通信系统使用。这一种静态无线频谱的管理方式，简朴有效，避免了许多不同无线通信系统之间的互相干扰。可是这些已经被分派的授权频段和非授权频段中存在频谱资源的运用不平衡。第一，在整个频谱资源中，授权频谱就占用了很大的一部分，使得诸多频段处在空闲的状态；第二，整个频谱资源中，可开放使用的非授权频段只占用很小的一部分，可在频段上的顾客却诸多，业务量大，这些无线电频谱段，已基本趋于饱和状
15、态。因此在信息网络和无线移动通信高速发展的目前，频谱资源的匮乏问题就越来越严重。因此，找寻更佳有效的频谱的管理方式，来充足运用不同步间，不同地区的空闲频谱，用来解决日益增长的频谱需求间的矛盾，成为目前人们不断注重的问题。为解决以上问题人们目前的基本思路就是尽量的的不断提高既有的已分派频谱的运用率。【2】因此，人们提出了认知无线电这一概念。认知无线电的基本理念是：具有认知能力的无线通信的设备，可根据“伺机（Opportunistic Way）”方式以接入授权的频段内，且动态使用这频谱。这种出目前频域、时域和空域未运用的频谱资源被称作“频谱空穴”。认知无线电（CR , Cognitive Radio）这一技术的浮现发展给解决无线资源频谱的贫乏提供了一条新的途径。【3】CR是让容许认知顾客自己适应感知授权频段的频谱空穴，机会式运用在时间和空间上的频谱空穴来进行信号的传播，来提高频谱的运用率。
