認(rèn)知無線電中高效穩(wěn)健的頻譜感知算法研究.pdf

1、近年來無線業(yè)務(wù)種類極速增加，同時(shí)用戶對(duì)無線通信質(zhì)量要求也逐步提高，但頻譜資源卻相對(duì)匱乏?，F(xiàn)有頻譜資源均系政府統(tǒng)一授權(quán)，一旦授權(quán)其他用戶則無法使用。但主用戶并不能充分利用頻譜資源，當(dāng)其不使用頻段時(shí)頻譜空閑而其他用戶卻無法使用，這便造成了頻譜資源的巨大浪費(fèi)。認(rèn)知無線電就是為了檢測(cè)此類“頻譜空洞”并加以利用，當(dāng)主用戶不使用授權(quán)頻段時(shí)將頻譜資源分配給其他次用戶，當(dāng)主用戶重新使用授權(quán)頻段時(shí)次用戶及時(shí)退出以免造成干擾。因此檢測(cè)頻段中主用戶是否存在成

2、為認(rèn)知無線電的首要任務(wù)，頻譜感知即是用于感知主用戶存在性的算法，也是認(rèn)知無線電關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，頻譜感知技術(shù)應(yīng)具備高效性與穩(wěn)健性才能保證認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)可以穩(wěn)定工作。本文首先對(duì)該領(lǐng)域的研究背景作了詳細(xì)介紹，給出了認(rèn)知無線電的概念和頻譜感知技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了幾種單用戶感知算法和多用戶感知算法，給出了其算法原理并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)作簡要分析。接著針對(duì)已有基于特征矢量的頻譜感知算法因涉及大量特征值分解運(yùn)算導(dǎo)致算法運(yùn)算量大，不

3、適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的問題，引入信號(hào)子空間與噪聲子空間的概念。利用信號(hào)子空間和噪聲子空間之間的正交性，將次用戶接收信號(hào)分別投影到上述子空間，根據(jù)投影值的差異實(shí)現(xiàn)快速頻譜感知，保證算法高效性。理論分析和仿真結(jié)果表明本文提出的算法與已有算法相比有效降低了運(yùn)算量，檢測(cè)性能不受噪聲不確定度影響、不需要預(yù)知主用戶先驗(yàn)知識(shí)和噪聲方差，且低信噪比、小采樣情況下有更優(yōu)越的檢測(cè)性能。隨后針對(duì)已有基于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的頻譜感知算法受噪聲不確定度影響的問題，利用矩估計(jì)法

4、或特征分解估計(jì)法對(duì)噪聲方差進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，通過對(duì)采樣數(shù)據(jù)的適當(dāng)處理，在減小擬合優(yōu)度檢驗(yàn)算法復(fù)雜度的同時(shí)，克服了噪聲不確定度對(duì)算法性能的影響，保證算法穩(wěn)健性。仿真結(jié)果表明本文算法有效解決了噪聲不確定度對(duì)算法的影響，且算法性能優(yōu)于能量檢測(cè)算法和特征結(jié)構(gòu)類算法。
　　總之，頻譜感知技術(shù)可以滿足用戶日益增長的頻譜資源需求并保證通信質(zhì)量需求，為解決在有限頻譜資源的前提下提高資源利用率，保證資源合理使用提供了新的途徑。因此對(duì)于頻譜感知的研究是必