论文部分内容阅读
随着无线通信技术的快速发展，越来越多的用户开始接入并使用无线频段。而现实中能够使用的无线频谱资源是有限的，无线通信技术的发展同时也使得频谱资源短缺的现象变得十分严重。另一方面，在已分配的频段中，用户对频谱的利用率普遍较低，这又与频谱资源短缺这一现象相互矛盾。为了提高频谱利用率，人们开始采用动态频谱管理方案来进行频谱管理，本文研究的认知无线电技术能够有效实现动态频谱管理。 本文的研究内容包括认知无线电系统中的频谱感知算法和资源分配算法，取得的创新性成果如下： 提出了四种频谱感知算法： 1)基于Friedman检验的协作频谱感知算法，利用Friedman检验法对多个感知节点的采样信号进行非参数化处理来实现频谱感知，克服了天线相关性的影响，且对噪声不确定性有很好的鲁棒性； 2)基于信号幅度谱相关的频谱感知算法，针对发射信号频谱包络具有稳定的统计特性，通过计算接收端采样信号幅度谱的相关性实现频谱感知，该方法的感知性能同样不受天线相关性和噪声不确定性的影响； 3)感知时隙和感知周期联合优化算法，根据不同的授权用户出现概率，确定自适应变化的干扰概率上限和机遇损失概率上限，先进行感知时隙优化再进行感知周期优化，从而使系统在不同授权用户出现概率下始终采用最优的感知时隙和感知周期； 4)基于特征向量的频谱感知算法，针对存在类似授权用户信号攻击的情况，根据授权用户基站及诚实感知用户的拓扑结构，利用接收信号的主特征向量实现频谱感知，该方法能有效克服类似授权用户信号攻击对感知性能的影响。 提出了两种频谱资源分配算法： 1)考虑认知用户服务质量的信道访问机制，针对先应式频谱切换机制，在确定信道访问顺序时，综合考虑信道的平均空闲时间和信噪比，实现频谱切换失败概率和认知用户信道容量的联合优化； 2)双门限频谱资源分配算法，基于认知无线电系统中Underlay频谱共享模型，给定两个信噪比门限，根据不同信噪比选择不同的认知用户接入频谱，对授权用户的信道容量和认知用户的接入数量进行联合优化。