本文關(guān)鍵詞：基于多維空間的射頻頻譜檢測技術(shù)研究　出處：《東南大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 認知無線電 頻譜感知 能量檢測 空閑頻譜 檢測概率 虛警概率 接入概率

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,頻譜資源相對于日益增加的通信需求變得十分有限,頻譜檢測是發(fā)現(xiàn)空閑頻譜和提高頻譜資源利用率的關(guān)鍵技術(shù)。對應(yīng)于信號傳輸?shù)亩嗑S性,空閑頻譜也具有多個維度。除了頻率作為固有維度外,另外兩個最基本的維度就是時間和空間。本學(xué)位論文深入研究認知無線電(CR, Cognitive Radio)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在時間維度、空間維度以及聯(lián)合時間與空間維度上的多維空間頻譜檢測。首先在時間維度上研究了CR網(wǎng)絡(luò)頻譜感知中能量檢測的最優(yōu)門限、CR網(wǎng)絡(luò)中基于Dempster-Shafer(D-S)證據(jù)理論的合作頻譜感知方法和CR網(wǎng)絡(luò)噪聲不確定環(huán)境下頻譜感知中的雙門限檢測方法；然后在空間維度和時間維度上研究了適用于CR網(wǎng)絡(luò)典型場景的空閑頻譜檢測方法和CR網(wǎng)絡(luò)中采用平均檢測概率約束的空時二維感知方法。論文的主要研究成果如下：1.針對頻譜感知中的能量檢測,得到了一個本地檢測的最優(yōu)門限和采用大數(shù)融合規(guī)則進行多用戶合作頻譜檢測的次優(yōu)門限。分析與仿真結(jié)果表明,單用戶檢測時,本地最優(yōu)門限使得虛警概率和漏檢概率相加后的系統(tǒng)錯誤概率最��；在較低信噪比(SNR, Signal Noise Ratio)且采用大數(shù)融合規(guī)則進行多用戶合作檢測時,次優(yōu)門限對應(yīng)的系統(tǒng)錯誤概率接近最小值。2.針對合作頻譜感知,提出了一種基于D-S證據(jù)理論的頻譜檢測方法,該方法對沖突證據(jù)源和融合規(guī)則進行了修正。分析與仿真結(jié)果表明,同“與”、“或”融合及其他D-S證據(jù)理論融合方法相比,所提方法進一步提高了CR網(wǎng)絡(luò)檢測性能,并可作為加性高斯白噪聲(AWGN, Additive White Gauss Noise)信道和Rayleigh信道等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的通用頻譜感知方法。3.針對噪聲不確定環(huán)境下頻譜感知中的能量檢測,提出了一種雙門限的檢測方法。該方法根據(jù)噪聲不確定范圍設(shè)置高、低兩個檢測門限,只對介于兩檢測門限之外的檢測結(jié)果進行判決。分析與仿真結(jié)果表明,該方法克服了噪聲不確定的影響,并且噪聲不確定環(huán)境下得到的檢測性能要優(yōu)于噪聲確定環(huán)境下采用精確噪聲功率得到的檢測性能。在AWGN信道及Rayleigh信道下應(yīng)用該方法,檢測性能均有顯著改進。4.針對CR網(wǎng)絡(luò)中若干典型場景,提出了一種空閑頻譜檢測方法,通過排除空間虛警(SFA, Space False Alarm)影響,得到單個認知用戶(從用戶)在路徑損耗和Rayleigh衰落影響下的空閑頻譜檢測概率,同時得到路徑損耗影響下多用戶合作檢測及單用戶在寬帶環(huán)境下的空閑頻譜檢測概率。分析與仿真結(jié)果表明,所提方法的空閑頻譜檢測概率與采樣次數(shù)有關(guān)；在該方法下采用多用戶合作檢測時的空閑頻譜檢測概率未必高于單用戶檢測；Rayleigh衰落會使空閑頻譜檢測概率進一步減小,而增加帶寬則會使空閑頻譜檢測概率大大提高。5.針對CR網(wǎng)絡(luò)的空閑頻譜檢測,提出一種采用平均檢測概率約束的空時二維感知方法。以檢測概率在整個檢測區(qū)域內(nèi)的平均值,作為從用戶接入授權(quán)用戶(主用戶)頻譜的約束,并由此設(shè)置檢測門限,在理論上得到時域、空域及空時二維空閑頻譜接入概率。分析和仿真結(jié)果表明,該方法所得到的時域虛警概率和空域虛警概率均降低,空時二維空閑頻譜的接入概率顯著提高。
[Abstract]:With the development and application of wireless communication technology, spectrum resources relative to the increasing demand for communication is very limited, the spectrum detection is to discover the idle spectrum and improve the spectrum utilization rate. The key technology of multi-dimensional corresponding to the signal transmission, the idle spectrum also has multiple dimensions. In addition to the inherent frequency as the dimension, the other two most the basic dimension is time and space. In this thesis, the research of cognitive radio (CR Cognitive Radio) network environment in the time dimension, space dimension and multidimensional space spectrum detection combined with time and space dimensions. First, in the time dimension of the optimal threshold energy spectrum sensing detection in CR network, Dempster-Shafer network based on CR in (D-S) evidence theory of cooperative spectrum sensing method and CR network environment uncertainty noise detection method in spectrum sensing threshold; Then in the space and time dimensions of the average detection probability constraint space for CR network scenario idle spectrum detection method and CR network in two dimensional perception method. The main research results of this paper are as follows: 1. for energy detection spectrum sensing, get the suboptimal threshold of an optimal local threshold detection and the large number of fusion rules for multi-user cooperative spectrum detection. Analysis and simulation results show that the single user detection, local optimal threshold makes the false alarm probability and the failure probability obtained by the system error probability is small; in the low signal-to-noise ratio (SNR Signal, Noise Ratio) and the use of large numbers of fusion rules multi user cooperative detection, the minimum value of.2. for cooperative spectrum sensing suboptimal threshold corresponding to system error probability, proposes a detection method based on spectrum D-S evidence theory, The method to correct the conflict of evidence sources and fusion rules. The analysis and simulation results show that with the "and" and "or" fusion and other D-S evidence theory fusion methods, the proposed method improves the detection performance of CR network, and can be used as additive white Gauss noise (AWGN, Additive White Gauss Noise) the channel and Rayleigh channel network universal spectrum sensing method for.3. uncertain environment noise energy detection spectrum sensing, a new method is proposed to detect double threshold. According to the noise uncertainty range is set high, two low detection threshold, only to detect between two detection threshold judgment results analysis and simulation results show that the method can overcome the influence of noise and uncertainty, and the uncertainty noise detection performance is superior to the environment under noise environment using precise determination of noise power The detecting performance is improved. The application of this method in AWGN channel and Rayleigh channel, detection performance significantly improved.4. for some typical scenes in CR network, proposed an idle spectrum detection method, by eliminating false space (SFA, Space False Alarm), a single cognitive user (from the user) in path loss and Rayleigh fading idle spectrum detection probability under the influence, at the same time be in the broadband environment idle spectrum detection probability of multi user detection and cooperative path loss under the influence of a single user. Analysis and simulation results show that the idle spectrum detection probability of the proposed method and sampling times; in the method using the idle spectrum detection probability when the user cooperative detection may not be higher than the single user detection; Rayleigh fading makes the detection probability of idle spectrum is further reduced and increased bandwidth will make the idle spectrum detection probability The rate of.5. greatly improve the CR network idle spectrum detection, proposes a two-dimensional sensing method using average detection probability constraints. The space-time average detection probability in the detection area, as an authorized user from user access (primary user) spectrum constraint, and then set up a threshold, obtained in the time domain theory airspace, and space-time spectrum access probability. Time domain analysis and simulation results show that the false alarm probability and false alarm probability space by the method are reduced, the probability of access idle spectrum significantly improved two-dimensional space-time.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TM935.21

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