认知无线电论文：基于OFDM的认知无线电频谱共享技术研究
认知无线电中合作频谱感知方法的研究毕业论文
认知无线电中合作频谱感知方法的研究毕业论文第一章绪论第一节认知无线电的研究意义和背景信息时代的到来，使得无线频谱在现代社会成为不可或缺的的珍贵资源。
无线频谱目前处于主要由国家统一分配授权使用状态。
且一般一个频段只供一个独立的无线通信系统使用。
这一种静态无线频谱的管理方式，简单有效，避免了许多不同无线通信系统之间的相互干扰。
可是这些已经被分配的授权频段和非授权频段中存在频谱资源的利用不平衡。
第一，在整个频谱资源中，授权频谱就占用了很大的一部分，使得很多频段处于空闲的状态；第二，整个频谱资源中，可开放使用的非授权频段只占用很小的一部分，可在频段上的用户却很多，业务量大，这些无线电频谱段，已基本趋于饱和状态。
因此在信息网络和无线移动通信高速发展的现在，频谱资源的匮乏问题就越来越严重。
所以，找寻更佳有效的频谱的管理方式，来充分利用不同时间，不同地域的空闲频谱，用来解决日益增长的频谱需求间的矛盾，成为现在人们不断重视的问题。
为解决以上问题人们现在的基本思路就是尽可能的的不断提高现有的已分配频谱的利用率。
【2】所以，人们提出了认知无线电这一概念。
认知无线电的基本理念是：具备认知能力的无线通信的设备，可依照“伺机（Opportunistic Way）”方式以接入授权的频段，且动态使用这频谱。
这种出现在频域、时域和空域未利用的频谱资源被称作“频谱空穴”。
认知无线电（CR , Cognitive Radio）这一技术的出现发展给解决无线资源频谱的贫乏提供了一条新的路径。
【3】CR是让允许认知用户自己适应感知授权频段的频谱空穴，机会式利用在时间和空间上的频谱空穴来进行信号的传输，来提高频谱的利用率。
CR的核心概念是让无线通信设备具备发现存在的“频谱空穴”且能够合理有效的利用频谱空穴的能力。
CR可以使无线通信系统设备不经过授权，即可使用在通信上传输性能更好，频带宽的频段。
这能够平衡通信系统的成本以及性能。
且带宽的无线通信系统能够具备更大动态围的业务传输特性，这正有利于在宽频段的动态围机会式传输。
无线电频谱共享技术的研究
无线电频谱共享技术的研究随着无线电通信领域的不断发展，越来越多的无线电设备需要共用一定的频段，为了更加有效地利用无线电频谱资源，无线电频谱共享技术应运而生。
无线电频谱共享技术是指通过各种手段，让多个无线电设备共用一个频带的技术。
在传统的无线电通信中，不同的无线电设备通常需要使用独立的频段，避免频谱冲突。
这种模式在频谱资源稀缺的情况下，会造成频段使用效率低下，频段浪费等问题。
而无线电频谱共享技术可以通过协调多个无线电设备之间的频段使用，实现频段资源的更加充分利用。
无线电频谱共享技术的实现方式有多种，其中最为常见的是在空闲频段上实现时隙共享和频率共享两种方式。
在时隙共享方面，多个无线电设备根据不同的通信需求，协调共用同一个时间片；在频率共享方面，则是多个无线电设备协调使用同一个频段，不同的设备在同一个时间段内采用不同的调制方式。
无线电频谱共享技术的应用场景也十分广泛，其中最为典型的是无线电电视卫星频段的共享使用。
在该频段上，天线会同时接收来自多个无线电电视卫星的信号，然后将信号进行分离再进行译码，最终实现各个卫星项目之间的频谱共享。
此外，在智能交通、军事通信以及物联网等领域，无线电频谱共享技术也被大量应用。
在无线电频谱共享技术的研究中，需要考虑的问题非常多，例如如何实现多个无线电设备之间的频段协调、如何保证不同设备之间的干扰最小化、如何提高频段利用效率等等。
为了解决这些问题，研究人员们需要在无线电通信原理、通信协议、无线电设备制造等方面进行多方面的研究。
与此同时，无线电频谱共享技术的发展和应用，也给无线电通信领域带来了新的机遇和挑战。
例如，在5G技术的应用中，无线电频谱共享技术有望为多个通信设备之间提供更加丰富的频段资源，从而推动5G技术的全面普及。
此外，在无人机、智能车等领域的发展中，也需要无线电频谱共享技术的支持，以实现对于设备间频段资源的高效利用。
总之，无线电频谱共享技术是无线电通信领域中的一项重要技术，其在实现频谱资源高效利用和促进新技术应用方面具有重要的意义。
OFDM中认知无线电频谱检测
OFDM中认知无线电频谱检测摘要：简述了认知无线电的背景和概念,介绍了认知无线电常用的两种检测方法：匹配滤波器法和能量检测法。
针对认知无线电和OFDM系统的特性提出了认知OFDM系统授权用户检测方法，该方法是基于OFDM的能量检测法。
仿真表明通过选择适当的判决门限可以使系统总的误检概率最小，并通过感知时间优化，可以有效地提高认知OFDM系统的信道传输效率。
关键词：认知无线电； OFDM；匹配滤波器法；能量检测法；感知时间无线电通信频谱是一种宝贵的资源，目前采用的是基于频谱授权的静态频带分配的原则。
随着无线通信技术的高速发展，无线电用户数量急剧增加，频谱资源贫乏的问题日趋严重。
认知无线电基于软件无线电，是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术[1]。
具有认知功能的无线通信设备可以感知周围的环境，并能根据输入激励的变化实时地调整其传输参数，在有限信号空间中以最优的方式有效地传送信息，以实现无论何时何地都能保证通信的高可靠性和无线频谱利用的高效性。
认知无线电的一个认知周期要经历3个基本过程：感知频谱环境、信道识别、功率控制和频谱管理。
认知无线电技术最显著的特征是能够感知并分析特定区域的频段，找出适合通信的“频谱空穴”，利用某些特定的技术和处理，在不影响已有通信系统的前提下进行工作。
因而,认知无线电系统传输信号时首先要感知该地无线电频谱环境，即频谱检测和“频谱空穴”搜寻与判定[2]。
下一代移动通信的链路层调制方式主要采用OFDM形式，因此认知无线电与OFDM系统之间的频谱共享已是必然趋势。
OFDM 的多载波调制技术以及自适应型功率分配给认知无线电更带来了巨大的灵活性。
本文采用能量检测法，将认知无线电频谱空穴检测与OFDM相结合，提出了一种多载波检测方法。
1 认知无线电信号检测方法 1.1 匹配滤波器检测法匹配滤波器是信号检测中的一种比较常用的方法，它能使接收信号的信噪比最大化。
在认知无线电设备中使用匹配滤波器，实际上完成的是解调授权用户的信号，这样认知无线电用户就要知道授权用户的物理层和媒体控制层的信息：调制方式、时序、脉冲形状、封装格式等，利用这些信息来实现与待检测信号在时域和频域上的同步，从而解调信号[3]。
基于认知无线电的频谱分配算法研究
基于认知无线电的频谱分配算法研究频谱是无线通信中宝贵的资源，为了更高效地利用频谱资源，科学家们开发了一种新型的无线通信技术——认知无线电。
基于认知无线电的频谱分配算法研究就是针对认知无线电技术的特点和需求，进行频谱分配的算法研究，以提高频谱资源的利用效率。
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是指具备智能感知和自主决策能力的无线通信系统。
与传统无线通信系统相比，认知无线电系统能够感知周围的频谱环境，根据感知结果进行自主切换和频谱分配，从而更好地适应不同的通信需求，在提高频谱利用率的同时减少干扰，提高通信质量。
基于认知无线电的频谱分配算法研究旨在根据信道状态和用户需求，实现根据需求时分配频谱资源的智能化。
其关键技术包括频谱感知、信道状态评估、频谱分配决策等。
下面将分别对这些关键技术进行详细介绍。
首先，频谱感知是认知无线电中的核心技术之一。
感知技术主要通过收集和分析周围频谱环境的信息，包括未使用的频谱资源、已使用频谱的占用情况以及其他无线设备的活动情况等。
通过感知技术，认知无线电可以准确了解当前的频谱状态，为后续的频谱分配决策提供参考。
其次，信道状态评估是根据感知结果对频谱通道的可用性进行评估的过程。
通过对信道的传输质量、干扰以及其他无线设备的活动情况等进行分析，认知无线电可以判断频谱通道的可行性和可靠性。
这些评估结果将作为频谱分配决策的依据，以确保分配的频谱能够满足用户的通信需求。
最后，频谱分配决策是通过基于感知结果和信道状态评估结果，智能地分配频谱资源给用户的过程。
在决策过程中，认知无线电可以考虑用户的通信需求、优先级以及频谱资源的利用程度等因素，以达到公平、高效的频谱分配。
通过智能化的频谱分配决策，认知无线电可以实时地对频谱资源进行优化配置，从而满足不同用户的通信需求。
基于认知无线电的频谱分配算法研究在无线通信领域有着广泛的应用前景。
它不仅可以提高频谱资源的利用效率，还可以提升通信系统的可靠性和效果。
认知无线电网络中的频谱共享技术研究
认知无线电网络中的频谱共享技术研究无线电网络是现代社会的基础设施之一，电信、广播、无线电导航、自动化控制等领域都离不开它。
而在这些应用中，频谱则是无线电网络信号传输的重要物理载体。
频谱的有限性和稀缺性引起了人们对于频谱资源的重视，如何更好地利用和共享频谱资源，成为了无线电网络技术研究领域中的重要课题之一。
本文将介绍认知无线电网络中的频谱共享技术，包括技术原理、应用领域及未来发展方向。
一、技术原理传统的频谱管理方式是通过频率规划的方式来分配频谱，不同的频段分配给不同的用户，不同的使用方式，但是频谱的利用率低、效率和灵活性都存在一定的问题。
认知无线电网络，是在传统基础上，引入了全新的频谱共享技术。
认知无线电网络的核心思想是智能化的共享和调度，通过对频谱使用环境和使用情况的感知，来实现对频谱资源的高效利用。
认知无线电网络将第一次使用频谱的用户称为主用户(primary user, PU)，而依据认知无线电网络技术进行共享的用户，被称为次用户(secondary user, SU)。
认知无线电网络通过感知主用户的频谱使用情况，判断是否可用，若可以利用，即对其进行共享使用。
在进行SU的频谱使用时，需要保证不会对PU的正常通信造成干扰，这就需要通过SU端对主用户的频谱使用感知与分析和功率控制进行共享的策略控制。
认知无线电网络应用中最为重要的部分即是对频谱环境的理解和感知。
一般的学说是认为在SU的感知能力达到PU感知能力的标准时，和CT将可以进行频谱共享。
具体的感知技术则包括多普勒扫描、功率控制调整等技术，同时也需要具备有随时的频谱感知能力，以能够快速的响应PU的频谱使用情况，完成对频谱资源的及时利用。
二、应用领域频谱共享技术在实际应用中已经得到了广泛的应用，特别是在商用无线电系统和无人机等领域应用。
在商用无线电系统中，频谱资源是日益紧张的，对于现有频段进行更好的利用已经成为了一个重要的课题。
在这类应用中，常见的频谱共享方式有电视白空间、DSCR等技术。
基于博弈论的认知无线电频谱共享算法研究
基于博弈论的认知无线电频谱共享算法研究引言：无线电频谱资源有限，而无线通信应用的迅猛发展对频谱资源的需求不断增加。
频谱共享作为一种有效利用频谱资源的方式，被广泛应用于无线通信系统中。
然而，由于频谱资源有限以及不同用户之间存在的相互干扰等问题，频谱共享问题变得复杂且具有挑战性。
针对这些问题，许多研究者转向博弈论来解决频谱共享问题，以实现高效的频谱利用。
一、博弈论概述博弈论是研究决策者在互动环境中做出选择的数学理论。
博弈论可以用于解决多个参与者之间的冲突和合作问题。
在频谱共享中，不同用户之间的频谱分配决策就是一个典型的博弈问题。
博弈论的基本概念包括参与者、策略、收益函数等。
参与者选择不同的策略以实现最大化自身收益，而收益函数则用于衡量参与者的收益。
通过分析参与者之间的博弈关系，可以设计相应的频谱共享算法。
二、认知无线电频谱共享算法1.频谱共享模型认知无线电频谱共享指的是智能设备通过对频谱资源的感知和控制，实现对频谱资源的共享。
一个典型的认知无线电频谱共享模型可以包括一个主用户和多个次用户。
主用户是被授权使用频谱的用户，次用户是需要共享频谱的用户。
次用户需要遵守主用户的频谱使用规则。
2.频谱分配算法在认知无线电频谱共享中，频谱分配算法是一个重要的问题。
频谱分配算法通过博弈论的方法设计，以实现次用户之间的频谱分配。
常用的频谱分配算法包括纳什均衡算法、最大熵算法、机器学习算法等。
这些算法可以用于解决频谱分配中的冲突和合作问题，实现频谱资源的高效利用。
3.性能评估指标频谱共享算法的性能评估指标对于研究者来说非常重要。
常用的性能评估指标包括频谱利用率、干扰程度、系统容量、公平性等。
通过对这些指标的评估，可以对频谱共享算法的性能进行客观的评估和比较。
三、博弈论在认知无线电频谱共享中的应用博弈论在认知无线电频谱共享中得到了广泛的应用。
例如，在主用户和次用户之间的频谱竞争问题中，可以使用博弈论的竞争博弈模型来描述和分析。
认知无线电中基于SA_MIMO_OFDM的动态频谱共享方案
因此，通过式(4)可以消除干扰温度模型中的局部干扰，实现 频谱共享。 在 OFDM 系统中，可定义子载波 k 上的非授权信号平 均功率门限 PTH (k ) 为 PTH (k )=[BkTL ( fk ) − PI ( fk )]/δ
⎡ ⎢ N = ⎢⎢BkTL ( fk )− ⎢ B ⎣⎢
∫
fc −B (N −2k −2) / 2N fc −B (N −2k ) / 2N
hk ,1 ≥ hk ,2 ≥ " ≥ hk ,r ≥ 0 (2) 通过以上分析可将第 k 个子载波对应的 MIMO 信道分 解为并行独立的多个 SISO 子信道， 子信道个数 R 等于 H k 中 非零特征值的个数且满足 R ≤ min(N tx , N rx ) 。因此，本系统 可等效为具有 M=RN 个子载波的单天线准 OFDM 系统。
∑ k =1 ∑ r =1 Pk,r ≤ Pbudget, R ∑ r =1 Pk ,r ≤ PTH (k ) , R 0 ≤ ∑ r =1bk ,r ≤ bk ,
N
R
(10)
式中 δ 为非授权发射机与授权接收机之间的路径损耗因子，
δ ∈ (0,1) 。由于干扰温度模型只限定干扰功率均值，而在局
其中 Pk ,r 和 bk ,r 分别为分配给第 k 个子载波上的第 r 个子信道 Pbudget 为系统允许的最大总平均功率； 的平均功率和比特数；
第 30 卷第 7 期 2008 年 7 月
电
子
与
信
息
学
报
Vol.30No.7 Jul..2008
Journal of Electronics & Information Technology
认知无线电中基于 SA-MIMO-OFDM 的动态频谱共享方案
基于OFDM技术的认知无线电研究
基于OFDM技术的认知无线电研究认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，通过感知和分析无线电频谱环境，实现对频谱资源的高效利用。
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）作为一种多载波调制技术，具有抗多径衰落、频谱利用率高等优点，被广泛应用于认知无线电系统中。
基于OFDM技术的认知无线电研究旨在解决无线频谱稀缺和低效利用的问题。
首先，认知无线电系统通过感知和识别空闲频谱段，即频谱感知，使得其他用户可以共享这些空闲资源，提高频谱利用率。
OFDM技术的高频谱利用率使得认知无线电系统可以更好地适应频谱感知的需求。
其次，基于OFDM技术的认知无线电系统具有较好的抗多径衰落性能。
由于传输数据通过将频谱分成多个子载波进行并行传输，OFDM技术能够有效抵抗多径衰落带来的信号衰减和相位失真。
这使得认知无线电系统在复杂的无线信道环境下仍能保持较高的传输质量和可靠性。
此外，OFDM技术还具有较强的抗干扰能力。
通过在子载波上引入保护间隔，可以有效减少相邻子载波间的干扰。
在认知无线电系统中，由于频谱资源的共享，不同用户之间的干扰问题成为一个关键挑战。
OFDM技术可以通过子载波间的相对独立性，有效降低多用户之间的干扰。
另外，OFDM技术还为认知无线电系统提供了灵活的调制方式。
通过调整子载波的功率分配和调制方式，可以根据不同的无线频谱环境和传输要求灵活选择合适的调制方式。
这种灵活性使得认知无线电系统可以更好地应对不同应用场景和用户需求。
综上所述，基于OFDM技术的认知无线电研究在提高频谱利用率、抗干扰能力和传输质量方面具有明显的优势。
随着认知无线电技术的不断发展和完善，基于OFDM技术的认知无线电系统将在未来的通信领域中发挥更加重要的作用，为无线通信提供更高效、可靠的服务。
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认知无线电论文：基于OFDM的认知无线电频谱共享技术研究
【中文摘要】当前,无线频谱资源的紧缺是限制无线通信与服务应用持续发展的瓶颈。
认知无线电(Cognitive Radio,CR)作为一种新兴的技术,它改变了传统的由政府授权使用无线电频谱的方式,它以
频谱利用的高效性为目标,允许非授权用户机会式利用授权用户的频谱空洞传输,被认为是解决无线频谱资源紧缺问题的一种新方法。
而正交频分复用(OFDM)技术灵活的选频方案为实现认知无线电系统提
供了良好的平台。
针对基于OFDM的认知无线电系统,本文通过理论分析和算法仿真,着重于系统框架的设计以及基于OFDM的认知无线电
系统的频谱共享模型和用户资源分配等关键技术的研究。
研究了单认知无线电场景中的最优功率分配算法、贪婪算法,以及对贪婪算法的改进算法。
并在单认知用户分配算法的基础上,研究了多用户频谱分配算法,其中包括多用户注水算法和比例公平的改进算法。
【英文摘要】Currently, the radio spectrum resource shortage which limits the application of wireless communications and services is the bottleneck of sustainable development. As a new technology, Cognitive Radio (CR) has changed the traditional use of radio spectrum authorized by the government in the past, considered the efficient spectrum utilization as its target, and allowed non-authorized users
transmission by using the spectrum of authorized user, which is the new method to solve the problem of radio spectrum shortage. However, the flexible selecting frequency programs of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology provides a good platform for achieving cognitive radio systems.For OFDM-based cognitive radio system, this algorithm through theoretical analysis and simulation, focuses on the design of system framework and research of spectrum sharing model of cognitive radio systems based on OFDM, user resource allocation and other key technology.The thesis stated the optimum power allocation algorithm in the single cognitive radio scene, greedy algorithm, and its improved algorithm. Moreover, based on the single cognitive user allocation algorithm, the multi-user spectrum allocation algorithm which includes multi-user water-pouring and proportional fairness improved algorithm are researched.
【关键词】认知无线电正交频分复用子载波分配干扰温度
【英文关键词】Cognitive Radio OFDM Subcarrier Allocation Interference Temperature 【目录】基于OFDM的认知无线电频谱共享技术研究摘要
4-5ABSTRACT5第一章绪论7-13 1.1 引言
7-8 1.2 认知无线电的研究历程8-9 1.3 认知无线电
的定义9-11 1.4 本文的主要研究内容和结构安排
11-13第二章认知无线电的频谱共享技术13-20 2.1 认知无线电的频谱共享13-14 2.2 认知无线电频谱共享的步骤14-15 2.3 认知无线电频谱共享技术分类15-16 2.4 认知无线电频谱共享原则16 2.5 认知无线电频谱共享的基本模型16-19 2.6 本章小结19-20第三章基于OFDM技术的认知无线电系统20-29 3.1 OFDM技术原理及其在认知无线电应用中的适用性分析20-22 3.2 基于OFDM技术的认知无线电系统22-25 3.3 利用OFDM技术对认识系统的频谱进行分配25-27 3.4 认知系统参数设计27-28 3.5 认知系统评价指标28 3.6 本章小结28-29第四章基于OFDM的单认知用户频谱分配算法29-39 4.1 系统模型29 4.2 系统容量和干扰分析29-30 4.3 最优功率分配算法
30-31 4.4 贪婪功率分配算法31-33 4.5 贪婪算法的改进33-35 4.6 算法性能仿真35-38 4.7 本章小结
38-39第五章基于OFDM的多认知用户频谱分配算法
39-51 5.1 基于OFDM的多认知用户系统模型
39-40 5.2 系统干扰分析40-42 5.3 基于OFDM的多认知用户注水算法42-45 5.4 比例公平的改进算法
45-48 5.5 算法性能仿真48-50 5.6 本章小结
50-51总结与展望51-52致谢52-53参考文献53-54。