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苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）
基于合作频谱检测的用户选择方法研究
摘 要
伴随着无线电通信技术和通信行业的迅猛发展，频谱资源也被变得越来
越匮乏。近年来，人们找到了一种解决频谱资源匮乏的有效方法——认知无线电
（Cognitive Radio，CR）技术，频谱感知被认为是认知无线电中关键技术之一。
[1]
针对认知经典频谱检测算法存在不同程度的缺陷问题，合作频谱检测技术应运而生。一般采用的融合准则主要为OR 准则和AND 准则。本文通过分析低信噪下的传统合作频谱检测性能，指出全部CR用户都参与合作的局限性，然后提出选择较高信噪比的CR用户参与合作。进而，提出了较优用户选择的方法，并通过仿真实验确立了最优的门限阈值。此方法与传统的合作频谱检测算法比较，性能有很显著的提高。
关键词 最佳门限阈值；认知无线电；较优用户选择；频谱感知
I
苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）
Research on the selection method of cooperative
spectrum sensing based on user
Abstract
With the rapid development of wireless communication technology and communications industry, is becoming more and more scarce spectrum resources. , in recent years,we find a effective way to solve the frequency spectrum resource scarcity,we called it Cognitive Radio technology [1] .Spectrum sensing is regarded as one of key technologies in cognitive radio.
Aiming at different levels of cognitive classic spectrum detection algorithm defects, cooperative spectrum detection technology is appear. The fusion rule is mainly for general OR criteria AND the AND standards. In this article, through analysis of traditional cooperative spectrum detection performance under the low SNR, points out that all the limitations of CR users around the world to cooperate, then put forward to choose higher SNR of CR users to participate in the cooperation. And then, put forward a better user's choice of method, and through simulation experiment established the best threshold . This method is compared with the traditional cooperative algorithm, significantly improve performance.
Keywords A better user choice; Cognitive radio; Spectrum perception;
II
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目 录
第1章 绪论 ..................................................................................................................................... 4
1.1 认知无线电技术 ............................................................................................................... 4 1.2 频谱检测技术 ................................................................................................................... 4 1.3 合作频谱检测技术 ........................................................................................................... 4 第2章 单用户频谱检测技术 ......................................................................................................... 5
2.1 认知无线电中频谱检测方法 ........................................................................................... 5
2.1.1 循环平稳检测 ....................................................................................................... 6 2.1.2 能量检测 ............................................................................................................... 6 2.1.3 匹配滤波器检测 ................................................................................................... 7 2.2 单用户检测的不足 ........................................................................................................... 7 第3章 合作频谱检测技术 ......................................................................................................... 8
3.1 引言 ................................................................................................................................... 8 3.2 分布式合作频谱检测 ....................................................................................................... 8 3.3 协作分集式合作频谱检测 ........................................................................................... 13
3.3.1 信道模型 ............................................................................................................... 14 3.3.2 约束性合作方案 ................................................................................................... 14 3.3.3 非约束性合作方案 ............................................................................................... 16 3.4 分布式合作与协作分集式合作的性能比较及总结 ..................................................... 17 第四章 较优CR 用户合作频谱感知技术 .................................................................................. 18
4.1 信噪比对合作频谱感知性能的影响 ............................................................................. 18 4.2 较低信噪比下合作检测性能分析 ................................................................................. 20 4.3 较优用户合作频谱感知 ................................................................................................. 22
4.3.1 参与合作的CR用户选择 ................................................................................... 22 4.3.2 最佳阈值的获取 ................................................................................................. 26
结 论 ............................................................................................................................................ 28 致 谢 ............................................................................................................................................ 29 参 考 文 献 ................................................................................................................................... 30 附录X 译文 .................................................................................................................................. 32
感知能力有限的认知无线电系统中的合作频谱感知 ......................................................... 32 附录Y 外文原文 .......................................................................................................................... 45 附录Z 程序 .................................................................................................................................. 46
III
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第1章 绪论
1.1 认知无线电技术
认知无线电[2]的基本思想理念是一个无线装置：与认知功能按照一定的“机会”方式来访问授权频段，并动态地利用近年来频谱新技术的迅猛发展,让频谱的利用率得到了提高。
1.2 频谱检测技术
在认知无线电的实施的第一步是检测在无线环境中的频谱空洞，却发现频谱空穴进一步讨论如何有效地利用它们来提高频谱利用率。因此频谱检测技术[4]被认为是研究认知无线电的基础。
图1-1是根据研究频谱检测技术的主要分类。我们也把单节点频谱检测称为是本地频谱检测，又分为基于主用户发射机检测和基于主用户接收机检测。合作频谱感知技术，用两种方法实现了合作检测，分别为集中式和分散式。
频谱检测 合作检测 发射机检测 接收机检测
集中式 分散式 匹配滤波器 能量检测 循环平稳过程特征
图1-1 频谱检测技术的分类
1.3 合作频谱检测技术
如图1-2采用如果采用合作频谱检测[5]，因为CR 用户2 是能够可靠的检测到授权用户是否存在，所以可以令CR 用户2 与其他的CR 用户合作，虽然仍会况，即其他CR 用户可以通过某种手段获取CR 用户2 当前对频谱使用情况的判断信
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