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基于认知无线电的频谱感知技术研究

作　者: 陈国忠
导　师: 唐加山
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 认知无线电 频谱感知 协方差矩阵 正交频分复用 能耗受限
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


伴随着无线通信技术的不断发展,无线频谱资源的需求也相应的不断增长,导致频谱资源匮乏现象日益显现,同时目前采用的固定频谱分配机制也限制了频谱资源的充分利用,导致了频谱利用率低下。认知无线电技术的提出,为解决频谱资源匮乏和频谱利用率低的问题提供了一种新的思路,被认为是当前解决上述问题的最佳方法。频谱感知技术作为认知无线电的关键技术,是实现认知无线电应用,提高认知系统频谱利用率的首要前提。本文主要研究认知无线电中的频谱感知技术,完成的工作主要包含两个部分:在第一部分,本文将基于协方差矩阵Cholesky分解的单用户频谱感知扩展到多用户合作频谱感知,提出了基于协方差矩阵Cholesky分解的合作频谱检测算法,充分地联合利用多认知用户的信息进行合作检测来提高检测性能。此外,本文还提出了一种基于协方差矩阵Cholesky分解的合作频谱检测的改进算法,根据认知用户接收到信号的不同相关性,选择相关性较强的认知用户参与频谱检测,有效地降低算法的运算复杂度。在第二部分,本文基于认知OFDM系统的多载波检测模型,给出了多载波联合频谱感知算法,并将多载波联合频谱感知算法应用于能耗受限的认知OFDM系统中,提出了能耗受限的多载波联合检测算法,即在给定感知能耗约束条件下,通过建立最大化吞吐量优化模型,联合多个载波选取最优感知时间和判决门限参数,使得认知用户的总吞吐量最大化。最后的仿真结果表明,采用多载波联合频谱感知算法可获得比传统的频谱感知算法更大的吞吐量,与能耗均分频谱感知算法相比较,能耗受限的多载波联合频谱感知算法可以达到更大的吞吐量,从而能够更好的节约能耗。全文共分为五章,第一章主要介绍了本课题的研究背景、意义、现状和论文结构安排;第二章概述了认知无线电中的频谱感知技术理论;第三章研究了基于协方差矩阵的合作频谱感知技术;第四章研究了认知OFDM系统中的频谱感知技术;第五章对全文工作的总结和展望。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
缩略语注释表  9-10
图表速查  10-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 本文研究的背景和意义  11-12
  1.2 认知无线电概述  12-16
    1.2.1 认知无线电概念  12-14
    1.2.2 认知无线电的关键技术  14-15
    1.2.3 认知无线电的应用前景  15-16
  1.3 认知无线电研究现状  16-19
    1.3.1 认知无线电的国内外研究现状  16-17
    1.3.2 频谱感知技术的研究现状  17-19
  1.4 本文创新点  19
  1.5 本文结构安排  19-21
第二章 认知无线电的频谱感知技术理论  21-34
  2.1 频谱感知技术概述  21-22
  2.2 独立频谱检测  22-28
    2.2.1 主用户发射机检测  22-26
    2.2.2 主用户接收机检测  26-28
  2.3 合作频谱检测  28-32
    2.3.1 硬判决信息融合检测  29-31
    2.3.2 软判决信息融合检测  31-32
  2.4 频谱感知技术的比较  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 基于协方差矩阵的合作频谱感知技术  34-48
  3.1 频谱感知模型  34-36
  3.2 CAV 和MME 的合作频谱感知  36-40
    3.2.1 CCAV 检测算法  36-37
    3.2.2 CMME 检测算法  37-40
  3.3 基于协方差矩阵Cholesky 分解的合作频谱检测  40-43
    3.3.1 基于协方差矩阵Cholesky 分解的合作频谱检测算法  40-42
    3.3.2 CCCF 检测改进算法  42-43
  3.4 仿真与分析  43-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 认知OFDM系统中的频谱感知技术  48-62
  4.1 OFDM 系统概述  48-50
    4.1.1 传统OFDM 系统基本原理  48-49
    4.1.2 OFDM 在认知无线中的应用与优势  49-50
  4.2 认知OFDM 系统中联合频谱感知  50-57
    4.2.1 信号模型  50-52
    4.2.2 多载波联合频谱感知算法  52-54
    4.2.3 优化问题分析与求解  54-55
    4.2.4 数值仿真与分析  55-57
  4.3 认知OFDM 系统中基于能耗受限的联合优化频谱感知  57-61
    4.3.1 基于能耗受限的多载波联合频谱感知算法  58
    4.3.2 优化问题分析与求解  58-59
    4.3.3 数值仿真与分析  59-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 总结与展望  62-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66
参考文献  66-69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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