文档介绍：学校代码:10270 分类号:TN92 学号:092201268

硕士学位论文

论文题目基于认知无线电的协作频谱检测
算法的研究

学院信息与机电工程学院
专业通信与信息系统
研究方向自适应信息处理与无线通信
研究生姓名陈守坤
指导教师李莉
完成日期 2012 年 4 月
论文题目:基于认知无线电的协作频谱检测算法的研究
学科专业:通信与信息系统
学位申请人:陈守坤
指导教师:李莉

中文摘要

随着频谱资源的日趋紧张,人们越来越意识到频谱分配与使用之间的矛
盾。认知无线电(Cognitive Radio, CR)的出现为频谱资源的匮乏提供有效的
解决手段,频谱检测技术是认知无线电最关键的技术之一,所以对物理层的相关
检测技术研究有着重要的意义。
论文首先分析了 CR 的概念、研究现状和常用的频谱检测技术并重点研究了
能量检测的原理和性能,为课题的研究奠定了理论基础。由于受到信道衰落、阴
影效应等影响导致单个用户检测性能下降,而多用户协作可以改进上述条件下的
检测性能,因此在检测的过程中引入协作检测。
针对传统检测中所有次级用户都要参与协作,这样一方面要消耗更多有
限的带宽,另一方面深度衰落中次级用户可能出现严重的虚警或漏警,而这些错
误信息参与协作又会影响整体的检测性能,因此给出一种基于阈值控制信噪比选
择的协作频谱检测技术,利用阈值设置,对用户信噪比进行算法选择。同时,为
了进一步有效进行次级用户的选择,充分发挥双阈值的优势,利用判决域内用户
检测的能量,提高系统的整体检测性能,又研究验证了一种改进的基于判决域内
检查的协作的频谱检测算法,并在多个典型情况下其检测性能仿真实验的基础
上,给出了当用户处于非判决区域概率增大时,该方法会出现检测误报的情况。
为了降低在衰落信道中的噪声不确定性对能量检测法的影响,在利用协
方差检测有用信号的基础上给出了一种改进的基于检测误差最小化的自相关矩
阵的协作频谱检测方法,该方法同能量检测法一样不需要知道用户的先验信息,
计算复杂度低,而且相比传统能量检测,在不需要噪声方差的基础上同时又提高
了检测性能,并且通过阈值优化使检测误差最小化,这样在减少对授权用户的干
扰的同时充分提高空闲频谱的利用率。该检测方法的仿真结果表明:当
SNR=-18dB 时,协作检测概率达 ,而 ED(Energy Detection)方案则为
,随 SNR 升高,基于本方案的协作效果仍整体高于 ED 方案。

关键词:认知无线电;频谱感知;双阈值;协作;自相关
Abstract

As radio resource is ing increasingly scarce, more and
more people realize the contradiction between the allocation and the
usage of spectrum. The appearrance of Cognitive Radio will provide
effective solution to the problem of spectrum shortage. Spectrum
sensing is one of most critical technologies in cognitive radio. Therefore,
the sensing about physical layer plays an important role in CR.
The thesis analyzes the concept of Cognitive Radio technology,
the study status quo at home and abroad, and the spectrum sensing
technology which are usually used, and focus on the principles and
performance of energy detection, laying a theoretical foundation for
research. During the spectrum sensing, performance of single-node
detection will degrade due to fading channel, the shadowing effect
environment,