【正文】 的性能不高；4)不能很好地檢測擴頻信號。當次用戶在大范圍區(qū)域內(nèi)游走時，接收到的信號除了經(jīng)過大尺度衰落(例如陰影衰落)，必定也經(jīng)過了疊加在其上面的小尺度衰落(比如多徑衰落)。 圖22能量檢測實現(xiàn)框圖由上面的分析可知能量檢測的檢測量Y為: （23）其中N是觀測到的信號的維數(shù)，也就是信號采樣點的個數(shù)。[30]中提出，因為其低計算量以及低計算復(fù)雜度，成為最常見的頻譜檢測方法；由于不需要主用戶信號的先驗知識，與其他方法相比，它更具有普遍性，適用范圍廣。因此本地檢測的基本假設(shè)模型是[29]： （22）其中,表示信道中不存在主用戶、頻譜未被占用的假設(shè)；表示信道中主用戶出現(xiàn)，此時次用戶必須從占用的頻段中退避，避免對主用戶造成干擾。發(fā)送機檢測方法具體是次用戶通過本地觀測對主用戶信號進行檢測,也稱為本地檢測。第4章：結(jié)束語，總結(jié)全文內(nèi)容，并提出下一步的研究方向。闡述認知無線電研究的背景和意義，簡要介紹認知無線電的主要關(guān)鍵技術(shù)和國內(nèi)外對于認知無線電以及頻譜感知的研究現(xiàn)狀，最后給出了論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。這種頻譜感知的方法稱為分組(簇)協(xié)作頻譜感知[27]?；趨f(xié)作感知其他方面的研究中，文獻[24]提出了一種低開銷低復(fù)雜度的基于協(xié)作頻譜感知的能量檢測；文獻[25]中提出了一種解決匯報信道帶寬問題的方法，使得匯報的信息更加可靠；Ahmed于[26]中提出了一種分布式協(xié)作頻譜感知算法GUESS (Gossiping Updates for Efficient Spectrum Sensing)，該算法體現(xiàn)出了低復(fù)雜度以及低協(xié)議開銷。當然，次用戶也可以不獨立判決，直接將其感知的信息發(fā)送給融合中心，進行統(tǒng)一判決。 Tevfik Yucek與Huseyin Arsla在2009年發(fā)表的一篇綜述[11]中提到頻譜感知面臨著硬件需求﹑隱主用戶問題﹑檢測擴頻主用戶﹑協(xié)作感知中的決策融合﹑安全性﹑感知的頻段和間隔等種種挑戰(zhàn)。 而G. Staple和K. Werbach在2004年的文章[7]中提出了認知圈,將上述認知任務(wù)包含在內(nèi),如圖11所示認知圈中包含了認知無線電網(wǎng)絡(luò)的各個任務(wù)以及任務(wù)之間的關(guān)系。在Joseph Mitola的這篇博士論文中,描述了一個認知無線電系統(tǒng),包括推斷控制無線電頻譜使用的規(guī)則,修正接入網(wǎng)絡(luò)的需求,以及實現(xiàn)一種實時的無線頻譜租借的協(xié)議,具體包括使用一種新的語言RKRL(radio knowledge representation laguage)描述認知無線電如何增強個人無線服務(wù)的可靠性[5]。北京交通大學(xué)無線寬帶移動通信研究所對北京地區(qū)的頻譜占用情況進行了測量[3], 698~%,850~%, 1000~2000MHz頻段的頻譜利用率不足1%。大部分可用頻譜資源已經(jīng)分配給授權(quán)用戶，可用的頻譜資源非常稀缺，而新增無線用戶的大量涌現(xiàn)使得頻譜資源日益緊缺，無線通信的發(fā)展陷入異常尷尬的境地。Clusterbased CCS。 最后論文設(shè)計了一種基于硬件平臺的協(xié)作檢測仿真方案，方案結(jié)合了實際的通信環(huán)境，分別給出了基站端和用戶端的方案，包含了如何加入﹑退出系統(tǒng)﹑如何向基站匯報﹑何時檢測﹑何時匯報﹑接口協(xié)議等方面的內(nèi)容，隨后給出了基于認知無線電硬件平臺的仿真結(jié)果，證明該仿真方案能夠很好地實現(xiàn)協(xié)作頻譜檢測方案，在不影響授權(quán)用戶的情況下可以接入通信，有效地提高了頻譜利用率。其中，多用戶協(xié)作頻譜檢測因其較傳統(tǒng)單用戶檢測，具有更優(yōu)的檢測性能以及抗信道衰落能力，已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱點，本文就認知無線電中的協(xié)作頻譜感知技術(shù)展開了深入研究。4．本人完全了解學(xué)校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學(xué)校保留畢業(yè)設(shè)計（論文）的復(fù)印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計（論文），可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。編號 本科生畢業(yè)設(shè)計 基于雙門限的分組協(xié)作頻譜檢測算法研究 Study on Detection Algorithm Based on Double Threshold Cooperative Spectrum學(xué) 生 姓 名XXX專 業(yè)通信工程學(xué) 號指 導(dǎo) 教 師XX學(xué) 院電子信息工程學(xué)院二〇一三年六月 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)承諾書 1．本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）《基于雙門限的分組協(xié)作頻譜檢測算法研究》，是認真學(xué)習(xí)理解學(xué)校的《長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作條例》后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨立地完成了任務(wù)書中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)！作 者 簽 名： 年 月 日 摘要 隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，各種無線業(yè)務(wù)的快速出現(xiàn)，越來越多的業(yè)務(wù)使用無線方式接入，大大增加了對無線頻譜資源的需求。論文首先介紹的是認知無線電提出的背景和其中的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了常用的單用戶檢測算法及優(yōu)缺點，其中重點介紹了能量檢測算法及其在各信道下的檢測性能,隨后針對單用戶檢測存在的種種局限，引入了多用戶協(xié)作頻譜檢測的概念。關(guān)鍵字：認知無線電 協(xié)作頻譜感知 分組協(xié)作頻譜感知 雙門限檢測 硬件平臺 Abstract With the fast development of wireless munication,lots of wireless applications e forth while the frequency resources are in shortage. From some surveys, it can be known that the utilization of licensed frequencies is not very frequent. Therefore, the Cognitive Radio (CR) is proposed to solve above problems. CR can detect licensed user quickly and accurately, dynamic access to the available frequency and retreat from it once the licensed user es back, so one of key technologies in CR is spectrum spectrum sensing (CSS) is greater used for its better performance and antifading capability pared to the traditional local methods in the actual munication environment. Consequently, research on cooperative spectrum sensing is done in this dissertation. Background and key technologies about CR are first introduced, and also algorithms of local detection are discussed. Due to the limitation of local detection, CSS is studied to improve the detection performance and fusion rules such as hard fusion, soft fusion are summed up. And then, an algorithm based on soft and hard fusion called doublethreshold detection is studied in detail. Furthermore, cognitive users are divided into several clusters to detect licensed frequencies,is called clusterbased CSS. Clusterbased CSS scheme has better performance especially under fading channels pared to general CSS schemes. An improved clusterbased algorithm based on doublethreshold is then proposed. The improved scheme can greatly improve system performance at the cost of high plexity and also simulation is done to pare above schemes. From simulation it can be seen that the proposed scheme can achieve better ROC curve pared to other schemes. In order to implement the CSS theory into reality, a CSS simulation method based on hardware platform is put forward, which involves the way to join a cluster, the way to quit, the frame protocol used, the timeslot division, the end, simulation results based on this cognitive platform are given to prove this scheme can implement CSS very well with high utilization and can access the unused frequency without any interruption to the licensed user. Keywords：Cognitive Radio。Doublethreshold。美國聯(lián)邦通信委員會(the Federal Communications Commission, FCC)發(fā)布報告/Spectrum Policy Task Force0，報告中指出，大部分已被分配的頻譜使用率很低。這些已被分配的頻譜的利用率低下使得人們開始重新審視頻譜資源的分配與使用,一方面,大量新增用戶對頻譜資源的需求日益增長,另一方面,授權(quán)用戶對于已分配頻段的”浪費”地使用,產(chǎn)生大量頻譜空穴(spectrum hole),頻譜空穴的定義是:分配給主用戶的但在特定時間特定地理位置沒有被使用的那些頻段[4]。 M. McHenry在[6]中提出了認知無線電的三個基本任務(wù): 1)無線場景分析,包含估計無線環(huán)境的干擾溫度和檢測頻譜空穴。 圖11 G. Staple 等提出的認知圈模型[7] 在2005年Simon Haykin的特邀文章[8]中對認知無線電進行重新的定義：認知無線電是一種智能的無線通信系統(tǒng),它能感知周圍環(huán)境,使用一種理解建立的方式學(xué)習(xí)周圍的環(huán)境,并實時地對特定參數(shù)(發(fā)送功率﹑載波頻率﹑調(diào)制方式等)做出相應(yīng)的改變使得其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)射頻激勵統(tǒng)計上的變化,這里有兩個主要的目標： （1）需要在任何時間任何地方的通信高度可靠 （2）有效地使用無線頻譜 國外的一些研究機構(gòu)和大學(xué)也積極投入到了認知無線電的研究之中，其中包括:美國國防高級研究計劃局的下一代(next generation, XG)計劃，致力于如何提高頻譜資源的利用率。綜合考慮好這些問題,頻譜感知才能真正的發(fā)揮其在認知無線電中的重要作用。在融合的方法上最初使用1bit傳送結(jié)果,而文章[18]中提出使用2bit傳送結(jié)果,將判決結(jié)果劃分為四個區(qū)域，用2bit表示,這樣的劃分使得傳送到融合中心的內(nèi)容中包含檢測量更多的信息,降低了錯判﹑漏判的概率，提高了系統(tǒng)檢測的性能；Hefdhallah Sakran在2011發(fā)表的文章[19]中提出了使用3bit匯報判決結(jié)果，將結(jié)果劃分為8種。而為了使得數(shù)據(jù)融合更加有效,可將次用戶劃分為幾個小規(guī)模的組(group)，或?qū)⑦@些組成為簇(cluster)。分組協(xié)作頻譜感知[28]的優(yōu)點如下：1)感知性能提高：可以提高檢測概率降低錯誤概率,獲得更高的可靠性；2)感知開銷降低：減少感知開銷(包括能量消耗﹑時延﹑所占用的帶寬) 分組協(xié)作頻譜感知的基本模型如圖12所示: 圖12 分組協(xié)作頻譜感知的基本模型 本文主要研究的是認知無線電中的協(xié)作頻譜感知技術(shù)，將現(xiàn)有國內(nèi)外的頻譜感知技術(shù)進行分析討論,指出其不足之處，重點研究了能量檢測以及協(xié)作頻譜感知中的各種算法，以及這些算法在各種信道下的