基于非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的盲頻譜感知算法研究.pdf

1、認(rèn)知無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頻譜資源的動(dòng)態(tài)分配，提高了頻譜資源的利用率，而準(zhǔn)確高效的頻譜感知是認(rèn)知無線電的核心環(huán)節(jié)?？焖俑咝阅艿念l譜感知算法研究已經(jīng)成為了一個(gè)亟待解決的問題。傳統(tǒng)的頻譜感知算法通常需要授權(quán)用戶信號(hào)以及噪聲的分布信息，這些信息往往難以獲得。非參數(shù)方法不涉及有關(guān)分布的參數(shù)，因而基于此可以設(shè)計(jì)盲頻譜感知算法。
　　本文對(duì)認(rèn)知無線電中頻譜感知算法進(jìn)行了深入的研究，將頻譜感知問題轉(zhuǎn)化為非參數(shù)檢驗(yàn)問題，主要工作和創(chuàng)新成果如下:

2、　　1.研究了抗噪聲不確定性的擬合優(yōu)度類感知算法。基于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的頻譜感知算法檢測性能較好但易受到噪聲不確定度的影響。利用僅對(duì)均值偏移敏感，對(duì)方差偏離不敏感的Cramer-von Mises(CM)統(tǒng)計(jì)量第一分量，設(shè)置新的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，克服了估計(jì)噪聲方差過程中產(chǎn)生的誤差對(duì)傳統(tǒng)擬合優(yōu)度算法性能的影響，并推導(dǎo)了頻譜空閑時(shí)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的概率密度函數(shù)和判決門限，從而提出了利用CM分量的頻譜感知算法。理論分析和仿真表明，所提算法在減小擬合優(yōu)度檢驗(yàn)中

3、的CM算法復(fù)雜度的同時(shí)，大大減小了噪聲不確定度對(duì)CM算法性能的影響。
　　2.研究了多天線協(xié)作頻譜感知場景下的快速頻譜感知算法。在高斯信道場景下，協(xié)方差矩陣的非對(duì)角元素在主用戶信號(hào)不存在時(shí)的概率分布呈現(xiàn)偶對(duì)稱，而主用戶信號(hào)存在時(shí)這一結(jié)論不再成立。利用二項(xiàng)檢驗(yàn)和符號(hào)秩檢驗(yàn)來衡量分布的對(duì)稱性，設(shè)計(jì)了兩種基于協(xié)方差矩陣的無噪聲不確定度盲感知算法。理論分析和仿真表明，基于符號(hào)秩檢驗(yàn)的感知算法性能優(yōu)于基于二項(xiàng)檢驗(yàn)的感知算法，但是復(fù)雜度更高。

4、實(shí)際使用中，可以根據(jù)時(shí)效性和性能的需求選擇合適的算法。
　　3.研究了瑞利衰落信道下適用于低天線相關(guān)性場景的頻譜感知算法。傳統(tǒng)的特征值類算法及協(xié)方差類算法利用天線相關(guān)性可以實(shí)現(xiàn)無噪聲不確定度的高性能頻譜感知。但是該類算法假設(shè)天線之間信號(hào)具有相關(guān)性而噪聲相互獨(dú)立，在天線分集增益場景下，天線之間相關(guān)性變低時(shí)，這些算法性能急劇下降甚至失效。針對(duì)這一問題，提出一種基于卡方擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的多天線協(xié)作頻譜感知算法，從而將頻譜感知問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)多