认知无线电中的信号制式识别研究

认知无线电中的信号制式识别研究

论文摘要

无线通信正面临着频谱资源日益短缺、频谱利用率低下等问题,其根源在于频谱的固定分配。解决这一问题的有效方法之一是认知无线电技术(CR:Cognitive Radio),认知无线电是一种新的智能无线通信技术,认知用户可以感知周围频谱环境的变化,从而改变自身传输参数使其可以利用频谱空洞(主用户空闲时的频段),提高了频谱利用率。信号识别是认知无线电中的关键技术之一,准确的信号识别不但能够避免对主用户产生干扰,还能使认知用户从频率、调制方式等多维度共享无线频谱,为泛在网络的接入提供支撑,此外识别出的主用户信号的制式信息也可以反馈给认知用户,为频谱感知提供更多的信息,从而进一步提高了频谱感知的性能。在认知网络中主用户与认知用户无法通信的,因而我们的研究是基于非合作通信的信号制式识别。本文主要研究认知无线电中基于盲源分离和支持向量机SVM的非合作的单信号以及混合信号的制式识别问题,鉴于目前信号制式识别的研究较少,尤其是混合信号制式识别的研究尚未看见,而实际通信中存在同一接收机同时收到多个信号的情况,因此我们针对单信号和混合信号的制式识别分别提出了解决方案。具体的研究内容以及贡献主要包括:1.研究了认知无线电的相关背景,了解了认知无线电的概念以及关键技术,并对信号制式识别在认知无线电中的重要性做出了分析。2.研究了盲信号的分离算法以及SVM分类器,为所提算法提供了技术支撑。3.研究了单信号的制式识别问题,提出了基于SVM的单信号制式识别算法,提取信号的时频特征并加以分析,选取最易区分信号类型的几个特征作为SVM分类器的输入特征向量,在构造分类器时优化SVM的参数,提高信号的识别率。4.重点研究了非合作混合信号的制式识别问题,提出了基于盲源分离和SVM的混合信号制式识别算法。采用盲源分离算法分离出所有信号,再提取各个分离信号的特征,采用SVM对分离信号进行识别,即得出混合信号中的各个信号的制式类型,章节最后给出了算法的MATLAB仿真结果,验证了其可行性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 1.1 本课题研究的意义
  • 1.1.1 认知无线电的意义
  • 1.1.2 信号制式识别的意义
  • 1.2 认知无线电的研究现状
  • 1.3 信号识别的研究现状
  • 1.4 本文的研究内容及结构安排
  • 第二章 盲源分离和SVM 支持向量机
  • 2.1 盲源分离
  • 2.1.1 盲源分离的背景
  • 2.1.2 盲源分离的基本理论
  • 2.1.3 盲源分离的常用算法
  • 2.2 SVM 支持向量机
  • 2.2.1 SVM 的背景介绍
  • 2.2.2 SVM 的理论介绍
  • 2.3 本章总结
  • 第三章 基于SVM 的单信号制式识别
  • 3.1 主流制式介绍
  • 3.1.1 GSM
  • 3.1.2 WCDMA
  • 3.1.3 LTE
  • 3.2 单信号的制式识别
  • 3.2.1 特征分析
  • 3.2.2 SVM 分类器
  • 3.3 仿真实验
  • 3.4 本章总结
  • 第四章 基于盲源分离的混合信号制式识别
  • 4.1 引言
  • 4.2 混合信号的制式识别
  • 4.2.1 混合信号的分离
  • 4.2.2 分离信号的识别
  • 4.3 仿真实验
  • 4.4 本章总结
  • 第五章 总结及下一步工作
  • 5.1 总结
  • 5.2 下一步工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简介
  • 攻硕期间的研究成果
  • 相关论文文献

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