认知无线电中频谱感知技术研究 Matlab仿真 免费分解
认知无线电频谱感知技术的应用探讨
691 认知无线电频谱感知技术的基本原理和作用频谱感知技术是对无线电频谱在时间、频率、空间等方面的检测,以得到频谱是否被占用的检测结果,基于该检测结果对无线电频谱进行动态调整。
频谱感知技术在认知无线电中不仅可以搜寻频谱空洞,还可以实时监测频谱状态。
在特定状况下,频谱感知技术能够正确的预估到射频信息相撞的情况,使非授权用户能够尽快进行主动退避,避免对授权用户产生大的干扰[1]。
频谱感知技术具有:(1)频谱协调作用,频谱感知技术能够协调频谱资源的分配,将更多的空闲频谱资源分配给需要的用户,解决频谱资源短缺的问题;(2)频谱排斥作用,对于特定的授权频段,当检测方检测其已被使用,则检测方不会使用该频段,从而避免同时使用该频段带来后续干扰;(3)频谱共享作用,在保证认知用户不会影响到主用户的正常使用时,通过与主用户一起使用授权频谱,达到频谱资源利用的最大化。
2 认知无线电频谱感知技术的应用2.1 认知无线电频谱感知技术在智能家居网中的应用智能终端,小到手表、手机、平板,大到照明灯具、电视、冰箱、洗衣机,支持多种无线接入频谱资源(比如2G-5G,WIFI、ZIGBEE、RFID、蓝牙等),越来越广泛运用于家庭生活中,为了满足用户的业务需求,基于认知无线电频谱感知技术,部署自组网形式的网络覆盖区域,智能终端可以选择最佳无线接入频谱资源,从而为用户提供高速、可靠的数据业务服务。
2.2 认知无线电频谱感知技术在车联网中的应用根据实际交通道路状况,参照车联网WAVE协议,通过多个车载无线通信设备、多个主用户、多个信道构建认知车载网络模型。
车载无线通信设备作为次用户,其在不干扰主用户前提下利用空闲频谱传输数据,其中空闲频谱为不被主用户使用的频率。
车载无线通信设备感知多个信道,并且在该信道未被主用户使用的情况下,车载无线通信设备利用该频率进行无线通信。
即使在进行无线通信期间,也必须定期感知主用户是否利用该频率,并且一旦感知到主用户对该频率的利用,就立即停止在该频率处的无线通信。
论文-认知无线电中频谱感知技术的分析与仿真
关键词 认知无线电；频谱感知；频谱空穴检测；合作机制；802.22 标准
所 在 单 位： 电子与信息技术研究院
答 辩 日 期： 2007 年 7 月
授予学位单位： 哈尔滨工业大学
Classified Index: TN911.23 U.D.C: 621.396.94
Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
工学硕士学位论文
认知无线电中频谱感知技术的分析与仿真
姜靖
哈尔滨工业大学
2007 年 6 月
国内图书分类号: TN911.23 国际图书分类号: 621.396.94
工学硕士学位论文
认知无线电中频谱感知技术的分析与仿真
硕 士 研 究 生： 姜靖
导
师： 谭学治教授
申 请 学 位： 工学硕士
学 科 、 专 业： 信息与通信工程
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Cognitive Radio (CR) is a new intelligent wireless communication technology, which is viewed as a potential approach for improving the utilization of a precious radio spectrum，because of its ability of changing its transmitter parameters immediately based on interaction with the environment where it operates, especially it enables unlicensed users to use licensed spectrums. It should be noted that spectrum sensing is not only a primary task, but also a notable character of CR. After introducing some fundamental concepts of cognitive radios, this dissertation simulates several sensing spectrum methods; then researches on cooperation scheme; and last discusses their applications in IEEE 802.22.
认知无线电频谱感知算法研究
基 金 项 目 ：０ ７年 度 国 家 高技 术 研 究 发 展 计 划 （６ 计 划 ） 索性 课 题 （ 目编 号 ：０ ７ Ａ １２ ７ ． ２ｏ ８３ 探 项 ２ ０Ａ ０ Ｚ ６ ） 作者简介 ： 管少 华 （９ ５ ）男 ， 徽 巢 湖 人 。 解 放 军 理 工 大 学通 信 工 程 学 院 博 士 生 ， 究 方 向 ： １７ 一 ， 安 研 军事 通 信 学 。
４１
维普资讯
利用 率 。当 Ｓ Ｕ通 信 时 ， 突然 感 知 到 Ｐ Ｕ信 号 ， 则
Ｓ Ｕ进行规 避退 让 ，不影 响 Ｐ Ｕ的通 信 。因此 ，Ｕ Ｓ
匹配 滤 波 器 检 测 的要 求 在很 多情 况 下 不 能 满足 ， 时 可 以采取 两种 方 法对 信 号进 行 能量 检 此 测 ：一 种是 传 统 的能量 检测 ， 将 接 收到 的信 号 唧 是 先 经 过一个 前 滤波 滤 出邻近信 号 ， 然后 进行模／ 数 变 换 ， 过 一个 平 方 器 得 到 信 号 的能 量 ， 其 与 经 将
收 稿 日期 ： ０ ８ ０ — ８ ２ ０ — ３ ２
关键 技 术 主要有 频 谱感 知 技 术 、 频谱 管 理 和频 谱 共 享技 术 、 无线 资 源 重 配置 技术 。频谱 感 知技 术 是 认 知 无 线 电 的基 础 ．Ｕ 通 过 频 谱 感 知 发 现 频 Ｓ 谱空 穴 ， 而使 Ｓ 从 Ｕ能 利用 其 进行 通信 ， 提高频 谱
（Ｒ 技术 。认 知无线 电技术 提 出开放频 谱接 人机 Ｃ） 制 ， 授权用户 （ 在 主用 户 ，ｒ ａｙ Ｕ ｅ， Ｕ） 使 Ｐｉ ｒ ｓｒ Ｐ 未 ｍ 用 该 频 谱 资 源 时 ，允 许 未 授 权 用 户 （ 用 户 ， 次
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。
认知无线电频谱检测研究
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认知无线 电频谱检测研究
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简要介绍了认知无线电系统中三种常用的频谱检测 法 ．分析了三种检 法的性 方 ： 测方
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认知无线电 （ ｏ ｎｔＶ Ｒ ｄ Ｏ Ｃ ） Ｃ ｇ ｌｉｅ ｉ ａ Ｒ 的概念最早由
图２匹配滤 波器检 测原理 图
虚警概率 （ ， 这两个参数之 间的关系通 常用接 收机 工 Ｐ）
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１常 用 频 谱检 测 算 法 的原 理
１ １能 量 检测 ．
基 于能 量检 测 的频 谱 感知 方法是 一种 常用 的频 谱
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探究Matlab中的频谱分析技巧
探究Matlab中的频谱分析技巧引言频谱分析是信号处理中的重要技术，用于分析信号的频谱特征和频率分量。
在实际应用中，频谱分析被广泛应用于音频、图像、通信系统等领域。
Matlab作为一种强大的数学计算和数据可视化工具，提供了丰富的频谱分析工具和函数。
本文将探究Matlab中的频谱分析技巧，介绍常用的频谱分析方法和相应的Matlab函数。
一、时域信号和频域信号在开始讨论频谱分析之前，需要了解时域信号和频域信号的概念。
时域信号是指随时间变化而变化的信号，可以通过波形图表示。
频域信号是指信号在频率域上的表示，即将信号分解为不同频率的分量。
频谱分析的目的就是将时域信号转化为频域信号，以便更好地理解和处理信号。
二、傅里叶变换傅里叶变换是频谱分析中最基本和重要的数学工具之一。
它可以将时域信号转换为频域信号，提取信号中的频率、幅度和相位信息。
在Matlab中，可以使用fft函数进行傅里叶变换。
例如，我们有一个包含多个正弦波分量的信号，现在我们想要对其进行频谱分析。
首先，我们可以生成一个包含多个正弦波的信号：```matlabFs = 1000; % 采样率T = 1/Fs; % 采样间隔L = 1000; % 信号长度t = (0:L-1)*T; % 时间向量S = 0.7*sin(2*pi*50*t) + sin(2*pi*120*t) + 2*sin(2*pi*300*t);```然后，我们使用fft函数对信号进行傅里叶变换，并计算频率和幅度：```matlabY = fft(S);P2 = abs(Y/L);P1 = P2(1:L/2+1);P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);f = Fs*(0:(L/2))/L;```最后，我们可以绘制频谱图：```matlabplot(f,P1);title('单边幅度谱');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');```通过绘制的频谱图，我们可以清晰地看到信号中各个频率的成分。
认知无线电中基于阵列天线和协方差矩阵的频谱感知算法
认知无线电中基于阵列天线和协方差矩阵的频谱感知算法赵晓晖;李晓燕【摘要】该文提出一种基于阵列天线和协方差矩阵的频谱感知算法，该算法能够在噪声不确定性的条件下进行盲频谱感知。
该算法在协方差矩阵的基础上，构建新的检测统计量，推导判决门限，对检测统计量与判决门限进行比较进而做出最终判决；在主用户信号到达方向与认知用户接收天线法线方向不一致的情况下，为使认知用户能完全接收主用户信号，利用了阵列天线技术。
仿真结果表明，与Zeng等人(2009)提出的绝对值协方差矩阵频谱感知算法(Covariance Absolute Value Spectrum Sensing, CAVSS)相比，该算法判决门限的计算方法更加准确；在相同条件下，该算法的检测概率高于CAVSS。
%A spectrum sensing algorithm based on covariance matrix and array antenna is reported. It can perform blind spectrum sensing under a condition of uncertainty noise. The new test statistics for spectrum sensing based on the covariance matrix is constructed and the decision threshold based on the test statistics is derived, thus allowing the comparison of the test statistics with the decision threshold to make a final decision. In order to enable cognitive users to fully receive signals of cognitive primary user in the case that the arrival direction of primary signal and the receiving antenna of cognitive users is not consistent, this algorithm applies array antenna to the spectrum sensing based on covariance matrix. Simulation results show that the performance of the proposed spectrum sensing algorithm is superior to the Covariance Absolute Value Spectrum Sensing (CAVSS) algorithm proposed by Zeng (2009).【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P1693-1698)【关键词】认知无线电;频谱感知;阵列天线;协方差矩阵【作者】赵晓晖;李晓燕【作者单位】吉林大学通信工程学院长春 130012;吉林大学通信工程学院长春130012【正文语种】中文【中图分类】TN929.5随着无线通信技术快速发展，频谱资源紧张的局面愈演愈烈，这也严重阻碍了无线通信应用的发展。
认知无线电频谱感知技术分析
-４４-１、引言当前，认知无线电关键技术的研究主要集中在频谱感知和动态频谱管理两方面。
而根据FCC 的定义，认知无线电的最大特征是能够对无线电环境进行感知。
认知无线电的其它部分，包括频谱管理模块的正常工作都是以频谱感知的成功为前提的，因此，频谱感知能力的强弱直接决定认知无线电系统能否有效工作。
具体来讲，认知无线电频谱感知主要实现两大功能：l)检测频谱空洞是否存在。
寻找在特定的时间和地理位置没有被授权用户(主用户)信号占用频谱。
如果检测到有这样的空闲频谱，则该频谱就可以作为认知无线电系统传输信号的频谱。
2)对于某个认知无线电接收机来讲，即使已经确认了某频段形成频谱空洞，该接收机还需要检测该频谱空洞是否已经被其它认知无线电用户(次用户)信号占用。
如果有，则本地认知无线电接收机还需寻找其它的频谱空洞传输信号，以避免和其它次用户同时使用该频谱空洞而产生冲突。
对于认知无线电系统来讲，频谱感知既要保证此用户能有效利用授权频谱来传输非授权信号，又不会对主用户信号造成干扰而影响授权业务的进行。
此外，频谱感知还要使得整个认知无线电网络中所有次用户能够有序地使用空闲频谱，而不会造成使用上的冲突和相互间的干扰。
要满足这些要求，认知无线电中的频谱感知必须保证可靠、高效，具体体现为能够在低信噪比、强干扰下可靠地检测到主用户信号和其它次用户信号的存在与否，甚至还要对不同的次用户认知无线电频谱感知技术分析孙景芳 华北电力大学电气与电子工程学院 ０７１００３进行识别以更好地掌握频谱占用情况。
由此可见，频谱感知不仅是认知无线电实现的基础，也是认知无线电的一大技术挑战。
对频谱感知技术的研究对于认知无线电的发展具有重要的意义。
总的来说，频谱感知技术可以归纳为发射机检测和合作检测。
２、发射机检测在实际应用中，认知无线电系统中的次用户往往很难估计出主用户发射机和接收机之间的信道。
因此，认知无线电系统往往直接根据认知无线电接收机本地接收到的数据来对频谱空洞的有无进行检测。
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毕业设计（论文）题目：认知无线电中频谱感知技术研究专业：学生姓名：班级学号：指导教师：指导单位：20分太坑爹了。
老子放个免费的日期：年月日至年月日摘要无线业务的持续增长带来频谱需求的不断增加，无线通信的发展面临着前所未有的挑战。
无线电频谱资源一般是由政府统一授权分配使用，这种固定分配频谱的管理方式常常会出现频谱资源分配不均，甚至浪费的情形，这与日益严重的频谱短缺问题相互矛盾。
认知无线电技术作为一种智能频谱共享技术有效的缓解了这一矛盾。
它通过感知时域、频域和空域等频谱环境，自动搜寻已授权频段的空闲频谱并合理利用，达到提高现有频谱利用率的目的。
频谱感知技术是决定认知无线电能否实现的关键技术之一。
本文首先介绍了认知无线电的基本概念，对认知无线电在 WRAN 系统、UWB 系统及 WLAN 系统等领域的应用分别进行了讨论。
在此基础上，针对实现认知无线电的关键技术从理论上进行了探索，分析了影响认知网络正常工作的相关因素及认知网络对授权用户正常工作所形成的干扰。
从理论上推导了在实现认知无线电系统所必须面对的弱信号低噪声比恶劣环境下，信号检测的相关方法和技术，并进行了数字滤波器的算法分析，指出了窗函数的选择原则。
接着详细讨论了频谱检测技术中基于发射机检测的三种方法：匹配滤波器检测法、能量检测法和循环平稳特性检测法。
为了检验其正确性，借助 Matlab 工具，在Matlab 平台下对能量检测和循环特性检测法进行了建模仿真，比较分析了这两种方法的检测性能。
研究结果表明：在低信噪比的情况下，能量检测法检测正确率较低，检测性能远不如循环特征检测。
其次还详细的分析认知无线电的国内外研究现状及关键技术。
详细阐述了频谱感知技术的研究现状和概念，并指出了目前频谱感知研究工作中受到关注的一些主要问题，围绕这些问题进行了深入研究。
关键词：感知无线电；频谱感知；匹配滤波器感知；能量感知；合作式感知；ABSTRACTThe development of the wireless business results in increasing needs of the frequency. Wireless communication is facing a challenge. Radio resource is distributed by the government, which generally rises inequality and waste of Radio resource. So，there is a contradiction between the waste and the shortage of Radio resource. The cognitive radio, a technology of intelligent spectrum sharing, effectively bridges the contradiction. Based on the perception of time domain, frequency domain and airspace，automatic discovery and reasonably use of free spectrum among distributed spectrum，the cognitive radio improves the utilization ratio in the existing frequency. Spectrum sensing is one of the sky technologies in the cognitive radio.Based on the introduction of Cognitive Radio(CR) and the discussion of applications of CR in WRAN, UWB and WLAN, the key technologies of achieving CR were researched in theory and the factors controlling cognitive network and the interferences raised by cognitive network in normal working of authorized user were analyzed. The related method and technology of signal detection was theoretically derived in the severe environment of weak signal and low signal to noise ratio that is must facing to achieve CR. With the algorithm analysis of digital filter, the selection principle of windows function was proposed. Three spectrum detection methods namely matching filter detection way, energy detection way and cycle property detection way, were investigation in great detail. For testing and verifying the correction of above results, the detailed modeling and simulation of energy detection and cycle property detection were completed with Matlab and the performances of that two detections were also compared. The results show that the energy detection way , in the low SNR , is low and the property of that is very poorer than the cycle property detection. And this paper suggested that improvement of algorithm of window function can promote the performance of cycle detection algorithm.Secondly, detailed analysis of the cognitive radio is also and the key technology research status.Elaborated on spectrum the sensing techniques and concepts Research,then points out the research work in the spectrum sensing some of the main issues of concern,around these issues in depth study also.Key Words：Cognitive Radio；Spectrum Sensing；Matched filter Sensing；Energy Sensing；Cooperative Sensing；目录第一章绪论 (1)1.1认知无线电的研究背景及意义 (1)1.2认知无线电技术的国内外发展现状 (1)1.2.1国际上和我国认知无线电技术的研究情况 (1)1.3全文的主要结构和研究内容 (6)第二章认知无线电技术 (8)2.1频谱感知技术 (8)2.2频谱分配技术 (9)2.3功率控制技术 (10)2.4认知无线电技术的应用 (11)2.4.1认知无线电在WRAN中的应用 (11)2.4.2认知无线电在UWB系统中的应用 (11)2.4.3认知无线电在WLAN中的应用 (12)2.5本章小结 (12)第三章认知无线电频谱感知技术 (14)3.1频谱感知技术系统模型 (17)3.2单节点频谱感知技术 (18)3.2.1匹配滤波器感知 (18)3.2.2能量感知 (20)3.2.3循环平稳感知 (23)3.2.4单节点频谱感知的局限性 (26)3.3合作式频谱感知技术 (28)3.3.1合作式频谱感知的概念 (28)3.4合作式频谱感知的关键技术 (30)3.4.1“与”准则 (30)3.4.2“或”准则 (31)3.4.3“K秩”法 (32)3.5基于干扰温度的感知技术 (33)3.6本章小结 (35)第四章实验仿真 (37)4.1实验仿真环境 (37)4.2能量检测仿真与结果 (37)4.3匹配滤波器检测仿真与结果 (38)4.4合作式检测仿真与结果 (39)4.5本章小结 (41)第五章结束语 (43)5.1论文总结 (43)5.2未来研究展望 (44)致谢................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (46)附录 (48)第一章绪论1.1认知无线电的研究背景及意义随着信息时代的到来，无线频谱已成为现代社会不可或缺的宝贵资源。
它目前主要由国家统一分配授权使用，一个频段一般只能供一个无线通信系统独立使用，这种静态的无线频谱管理方式，简单而有效的避免了不同无线通信系统间的相互干扰。
但是在这些已分配的授权频段与非授权频段中存在着频谱资源利用的不平衡性：一方面，授权频段占用了整个频谱资源的很大一部分，但其中不少频段处于空闲状态；另一方面，开放使用的非授权频段占整个频谱资源的很少一部分，但在该频段上的用户很多，业务量也很大，无线电频段已基本趋于饱和。
于是在无线和移动通信迅速发展的今天，频谱资源贫乏的问题也显得日益严重。
因此，寻求一种更有效的频谱管理方式，充分利用各地区、各时间段的空闲频段，缓解不断增长的频谱的需求矛盾，成为人们关注的问题。
为了解决上述问题，基本思路就是尽量提高现有已分配频谱的利用率。
于是，认知无线电的概念应运而生。
其基本思想是：具有认知功能的无线通信设备可以按照某种“伺机（Opportunistic Way）”的方式接入授权的频段内，并动态地利用频谱。