认知无线电中的频谱感知算法研究

论文摘要

本文主要研究了压缩感知技术及其在宽带认知频谱感知中的应用。首先,介绍了认知无线电的基本概念及发展近况,并对传统的认知无线电频谱感知技术做了研究。在此基础上,深入研究了基于压缩感知技术的宽带认知频谱感知方法,在已有算法的基础上提出了一种改进算法,并给出了详细的仿真结果及性能分析。随后,将压缩感知技术与多窗口谱估计联合奇异值分解方法相结合,用于信号的谱估计与空洞判决中。通过仿真比较了此方法与原有谱估计方法估计谱的失真程度,然后利用已有的GSM信号实测数据进行了测试。分析表明此方法具有较高的正确判决概率,且具有压缩感知的优点。另外,本文还研究了认知无线电的频谱检测机制问题,重点在于检测周期的调整和优化方面。着重分析了一种利用衰减因子动态调整检测周期的方法,此方法通过引入成本控制因子将多目标优化问题转化为单一目标优化问题,对于不同的成本控制因子,通过对优化问题的求解能够获得对应的最优初始检测间隔和衰减因子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 认知无线电简介
• 1.3 认知无线电的发展现状与趋势
• 1.4 本文主要工作和内容安排
• 第二章 认知无线电频谱感知技术
• 2.1 发射机检测
• 2.1.1 能量检测法
• 2.1.2 匹配滤波器法
• 2.1.3 基于信号循环平稳特性的检测
• 2.1.4 三种检测方法比较
• 2.2 协作检测
• 2.3 基于干扰的检测
• 2.4 频谱感知的难点
• 2.5 小结
• 第三章 压缩感知技术及其在宽带认知频谱感知中的应用
• 3.1 压缩感知技术在宽带认知频谱感知中的应用
• 3.1.1 传统宽带认知频谱感知方法
• 3.1.2 压缩感知的基本原理
• 3.1.3 应用压缩感知进行宽带认知频谱感知
• 3.1.4 改进算法
• 3.1.5 性能比较
• 3.2 基于压缩感知技术的信号谱估计方法
• 3.2.1 多窗谱估计联合奇异值分解的谱估计方法
• 3.2.2 压缩感知技术结合MTM-SVD算法进行频谱空洞判决
• 3.2.3 性能仿真
• 3.2.4 利用实测GSM信号数据进行性能分析
• 3.3 CS在频谱检测中的应用前景
• 3.3.1 后续工作
• 3.3.2 CS在频谱检测中的应用前景
• 3.4 小结
• 第四章 频谱检测机制研究
• 4.1 频谱检测机制基本介绍
• 4.1.1 CR频谱检测模式
• 4.1.2 CR检测周期
• 4.1.3 CR检测时长
• 4.1.4 CR检测信道策略
• 4.2 频谱检测周期优化
• 4.2.1 基于可变周期的检测策略
• 4.2.2 下一步研究方向
• 4.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果