发布时间 : 星期六 文章基于合作频谱检测的用户选择方法研究更新完毕开始阅读
苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）
息，这样其他CR 用户即使在阴影效应或“隐终端”的不利情况下，同样能够完成对授权用户频谱使用情况的可靠判断。
目前，基于合作的频谱检测主要分为两类：① 分布式合作频谱检测：在该系统模型中，在CR 通信系统中建设CR 基站作为融合中心，将CR 基站所覆盖范围内的CR 用户作出的本地频谱检测结果上报给融合中心，融合中心再通过某一融合准则判决授权用户对该频谱的使用情况。② 协作分集式合作频谱检测：在该系统模型中，不用设立CR 基站，而是各个参于合作的CR 用户之间互相传递自身的本地频谱检测信息，综合其他CR 用户的检测信息，作出最终的判决。
图1-2 本地单用户检测
第2章 单用户频谱检测技术
2.1 认知无线电中频谱检测方法
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认知无线电网络的核心技术——频谱检测技术，对认知无线网络有着重要的意义，其本质是CR用户在对主用户没有任何干扰的前提下，在频带内搜集各类信息，寻找频谱“空洞”的过程。基于能量检测的频谱感知算法预先不需要知道主用户信号的任何特征情况，而且计算复杂度非常低，易于实现。
2.1.1 循环平稳检测
一般情况下，随机过程的均值和自相关函数都存相关的内在周期性，导致无
线通信信号所涉及的数据速率、载波频率、循环前缀、调制方式及调频序列等都具有一定的的周期性。
x(t)模/数 N点快速傅里叶变换 计算相关函数 周期T内特征检测 y(t)
图2-1 基于循环平稳检测的原理图
一方面，用于随机信号检测的循环平稳特性有一定的背景噪声或调制等调制信号环境的具体类型，基于功率谱密度和自相关函数检测。另一方面，循环平稳信号展示了频谱分量之间的相关性。尽管相对平稳检测，检测精度高，并能区分不同的主用户信号在一定程度上，但其计算复杂度比传统的能量检测很多，从而在一定程度上限制了循环平稳检测使用。 2.1.2 能量检测
能量检测是最基本的频谱检测方法，属于非相干检测，其核心思想是依据接收信号能量或功率大小来确定该信号的存在与否，下图2-2是能量检测的基本原理框图，CR用户首先将接收到的信号通过带通滤波器，得到的信号被检测到的信号，然后通过装置的平方率，得到信号功率估计；然后估计功率在一个固定的周期信号的积分，得到信号的能量统计，最后得到的能源统计和决策阈值比较，大于阈值，主用户正在使用该频段；小于阈值，该频段未被主用户使用。
输入 带通滤波器 （W） (?) 2V?1r?0?(?)02dtV>K V 图2-2 能量检测的基本原理框图 6 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 认知用户接收信号的二元假设检测模型表示为： H0:x?t??n?t?H1:x?t??n?t??hs?t? (2-1) 检测性能可以通过检测概率PD和虚警概率PFA这两个概率来衡量。PD是指在检测频段中出现主用户被正确检测到的概率。PFA是指在检测频段内即便没有出现主用户，但能量检测器也会认为主用户存在有一定的概率，即虚警概率。 PD?Prob(M??E|H1)PFA?Prob(M??E|H0) （2-2） 虽然能量检测法很简单，也不需要被检测信号任何的先验知识，但能量检测法门限的设置非常困难。 2.1.3 匹配滤波器检测 在通常情况下，调制信号在某种情况下具有周期性，周期性与它的均值，自相关等有关。 除了上述两种常用的检测方法外，还有其它检测方法，例如：匹配滤波器检测、多精度频谱检测、孤立点检测等等。 感知方法 能量检测 周期平稳特征检测 匹配滤波器检测 优点 不需要先验信息，非常简单 低信噪比检测能力强，可以区分噪声和信号类型 低功耗、实时、检测概率高 计算复杂度很高，实施所需的观测时间比较长。 孤立点检测 很好的控制虚警概率 表2-3 频谱感知算法的优缺点对比 计算时间长，计算复杂。 缺点 耗时短，精度不高。 运算量大。 2.2 单用户检测的不足 由于单用户本地检测很大的局限性，单用户将无法满足无线通信系统对检测性能的高质量要求，合作频谱检测技术应运而生。 7 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文） 第3章 合作频谱检测技术 3.1 引言 合作频谱检测[5]是在单用户频谱检测的基础上提出的，目的是为了解决单用户频谱检测中的隐藏终端，无线通信系统对检测性能的高质量、高效率要求等问题。 基于合作的频谱检测方法主要分为两类：① 分布式合作频谱检测：在该系统模型中，在CR 通信系统中建设CR 基站作为融合中心，将CR 基站所覆盖范围内的CR 用户作出的本地频谱检测结果上报给融合中心，融合中心再通过某一融合准则判决授权用户对该频谱的使用情况。② 协作分集式合作频谱检测：在该系统模型中，不用设立CR 基站，而是各个参于合作的CR 用户之间互相传递自身的本地频谱检测信息，综合其他CR 用户的检测信息，作出最终的判决。同时，也对两种合作频谱检测方法做了性能比较。 3.2 分布式合作频谱检测 这里所说的合作通常是指网络内的全部CR用户都参与的合作。在分布式多用户合作检测中，每个CR 用户独立的进行频谱感知，然后再将感知信息汇报给融合中心。分布式合作频谱感知是指各个CR 用户直接把所接收到的频谱信息发送给CR 基站（或称作融合中心），通过CR 基站事先规定的融合准则做出相应的判决，再广播可用的频谱信息。 但是，由于所涉及的CR 用户较多，因此在这种方式下，CR 用户需要向CR基站上报的数据量会很大，所需要占用的通信带宽也会很大，那么用于处理如此庞大信息的时间也相应会很长，不可避免的会对传输网络的要求增高，并且会加重CR 基站处理器的负担。合作频谱检测的示意图如下图3-2： 8