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随着科学技术的高速创新以及人们对于科技产品的不断追求,现有的频谱资源已无法满足我们的通信需求。为了解决该问题,除了开发新的可用频段,一种解决方法就是提高现有频谱的利用率,即认知无线电技术。而在频谱感知技术中,匹配滤波器检测和循环特征平稳检测性能较好,但需要知道大量的授权用户先验信息,这在现实环境中是很难实现的。相对而言,能量检测方法的计算简单且不需要授权用户的信息,但是容易受到噪声不确定度的影响并且在低信噪比条件下检测性能比较差。 本文我们将拟合优度检验应用于频谱感知技术中。拟合优度检验方法属于非参数假设检验,不需要任何授权用户的先验信息,我们只需抽取合适数目的样本来验证总体的分布是否属于某种特定的分布族。在应用到认知无线电技术上时,我们只需选取一个统计模型,然后对抽取的样本进行比较验证。本文主要研究AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中多种信号的拟合优度检验的频谱感知性能,重点分析以上三种信道中直流成分对 AD(Anderson-Darling)拟合优度检验的影响,以及噪声不确定情况下,AWGN信道和Rayleigh信道中能量检测和AD检验的性能分析和比较。主要内容和贡献为: 1.在信道中噪声方差确定的前提下,我们通过 Monte Carlo仿真实验发现在AWGN信道、Rayleigh信道中,当高斯信号和正弦信号中没有直流成分时,无论信噪比和虚警概率高低,能量检测的性能总比AD检验和KS(Kolmogrov-Smirnov)检验要好。当传输信号为纯直流信号时,AD检验和KS检验的检测性能比能量检测要好,其中AD检验的性能比KS检验略优。 2.同样在噪声方差确定的前提下,我们在 AWGN信道、Rayleigh信道和Nakagami信道中的传输信号里加入直流成分,得出结论:对于AD检验而言,传输信号种类的不同对于检测性能的影响并不大,影响最大的因素是传输信号中直流成分的比重。AD检验的检测性能会随着传输信号中直流成分的增加而有很大的提高。这是因为在信号中加入直流成分会改变传输信号的均值,而信道中噪声的均值是0,所以传输信号的均值越大,与噪声信号的均值区别就越大,统计特征值的区别也就更加明显。 3.在噪声方差不确定的情况下,我们分析了AWGN信道和Rayleigh衰落信道中不同场景下 AD检验和能量检测两种频谱感知方法的检测性能优劣,并研究在传输信号中加入直流分量对AD检验性能的影响。将AD检验与传统的能量检测在检测性能方面进行比较分析,可以方便我们在不同的网络环境下选择最优的频谱感知方法。我们得出如下结论: (1)在 AWGN信道中,信噪比较低并且信号中没有直流成分的情况下,AD检验的检测性能比能量检测好,但在较高信噪比时能量检测性能比 AD检验要好。可见AD检验抗信噪比能力和抗噪声不确定度的能力比能量检测强。在AWGN信道中的传输信号里加入不同比例的直流成分后我们发现:AD检验的检测性能受到的主要影响来源于传输信号中直流成分所占比重的多少,并且直流成分越多 AD检验的检测性能就越好。当传输信号中直流成分大于10%时,无论信噪比高低 AD检验都比能量检测更合适。 (2)在瑞利信道中,信噪比较低并且信号中没有直流成分的情况下,无论传输信号是哪一种,AD检验的检测性能都是最优的,但在较高信噪比时能量检测性能比AD检验的要好。以上结论在噪声不确定度高或低时都适用,在信噪比较低时我们应该选择 AD检验,信噪比较高时选择能量检测。最后我们比较了不同信号在噪声不确定情况下的频谱感知性能,并且在高斯信号中加入了不同比例的直流成分,结果发现:在 Rayleigh信道中,AD检验的检测性能受到的主要影响来源于传输信号中直流成分所占比重的多少,并且直流成分越多 AD检验的检测性能就越好。并且当直流成分大于10%时,无论信噪比和噪声不确定度高还是低的网络环境下 AD检验的性能都比能量检测要好。