【正文】 以至于無(wú)法檢測(cè)到時(shí)，要考慮使用干擾溫度模型會(huì)得到怎樣的結(jié)果 。 融合算法 協(xié)作頻譜感知一般包含三個(gè)步驟 : 1)每個(gè)次用戶獨(dú)立地檢測(cè)主用戶，生成本地的頻譜檢測(cè)量或是根據(jù)檢測(cè)量做出的一個(gè)二進(jìn)制 (通常是 1bit)判決結(jié)果； 2)所有的次用戶將自己的檢測(cè)量 /二進(jìn)制結(jié)果匯報(bào)給一個(gè)普通的接收機(jī)，也就是認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的融合中心或是 WLAN 中的接入點(diǎn) (Access Point, AP)； 3)該接收機(jī)融 合所有次用戶的檢測(cè)量 /二進(jìn)制結(jié)果，得出一個(gè)最終的結(jié)論，判定在所檢測(cè)的頻段中主用戶是否存在。 假設(shè)第 i個(gè)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)概率與虛警概率分別為jmP,if，根據(jù)概率論的知識(shí)，采用“或”融合方式后得到的系統(tǒng)總的檢測(cè) 概率dQ與虛警概率fQ分別為 : ?? ??? Mi idd PQ 1 , )1(1 (35) ?i iff 1 , )( (36) 其中，定義錯(cuò)檢概率mQ為當(dāng)主用戶出現(xiàn)、次用戶卻判斷為沒出現(xiàn)的概率 : )( 1HYrPm ???? (37) 因此，m與d的關(guān)系是 : dm ??1 (38) 3. “K”秩融合 K”秩融合算法也稱為 KoutofM 準(zhǔn)則，原理是所有次用戶對(duì)某個(gè)主用戶頻點(diǎn)的判決結(jié)果相加，將所得的數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的門限值 K 相比較，若超過(guò)該門限值 K，才判決有主用戶信號(hào)存在，否則判決沒有主用戶信號(hào)存 在，因此， K秩融合算法的假設(shè)模型為 : ????????????MiiMiiKDHKDH1011:: (39) 該算法可以理解為， M 個(gè)次用戶中只要有 K 個(gè)用戶檢測(cè)到主用戶出現(xiàn)，融理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 合中心則判定主用戶出現(xiàn)。當(dāng)有 L 個(gè)獨(dú)立同分布符合非中心2?分布的變量，而這些變量的自由度為u2，非中心參數(shù)為),...1(2 Lll ??，當(dāng)這 L 個(gè)變量加起來(lái)時(shí)，其總和符合自由度為L(zhǎng)u、非中心參數(shù)為??Ll l1 ?的2?分布。 2)若是21 ?? ?? iY，則第 i 個(gè)用戶將檢測(cè)量iY發(fā)給融合中心，否則向融合中心匯報(bào)根據(jù)門限進(jìn)行判決后生成的本地判決結(jié)果iS，假設(shè)),...2,1( MiRi ?為融合中心收到的次用戶發(fā)來(lái)的信息，則有 : ??? ??? oth erwiseS YYRiiii , 21 ?? （ 322） 以及 ??? ? ???21,1 0,0 ? ?iii Y Y （ 323） 3)不失一般性，假設(shè)融合中心收到的 M個(gè)信息中，有 K個(gè)本地判決結(jié)果和 (MK)個(gè)能量檢測(cè)值，也就是有 K 個(gè)次用戶的檢測(cè)量落在),( 21??區(qū)間外，（ MK)個(gè)落在區(qū)間內(nèi)。 1H0H0? 圖 31 能量檢測(cè)示意圖 0H 1H1? 2? 圖 32 雙門限檢測(cè)方法示意圖 雙門限檢測(cè)的思想如圖 32 所示，與能量檢測(cè) (圖 31）不同的是，雙門限方法用的是兩個(gè)門限 值進(jìn)行判斷，是一種將軟融合方法與硬融合方法結(jié)合一起的算法。 假設(shè)第 i個(gè)次用戶的權(quán)重系數(shù)為iw，觀測(cè)到的能量為iY，則 M 個(gè)次用戶的加權(quán)和值為： ??? Mi iiYwY 1 (312) 假設(shè)對(duì)于第 i個(gè)用戶，iY，iw是獨(dú)立的，當(dāng)采樣數(shù) N 很大時(shí)， Y 服從高斯分布。在本文中，本地檢測(cè)使用的是能量檢測(cè)方法，則 idP, ， ifP, 分別是第 i個(gè)用戶使用能量檢測(cè)方法的檢測(cè)概率和虛警概率，在 AWGN 信道中的表達(dá)式是 : 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ???????????)()2,(),2(,uuPQPiifiiuid??? （ 33） 在 Rayleigh 信道中的表達(dá)式為 : ????????????????? ? ??????????)()2,(])1(2!1[)1()2(!1,20202)1(2122uuPneenePiifunun iiiuiiiR a ydiiii??????? ???? （ 34） 2. “或”融合 “或”融合的實(shí)現(xiàn)方 式是融合中心將所有次用戶對(duì)某一主用戶頻段的檢測(cè)的結(jié)果用邏輯“或”的方式進(jìn)行合并。 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第 3 章 協(xié)作頻譜感知技術(shù) 下面介紹兩種 基本的融合算法，基于軟融合、硬融合的算法一一雙門限檢測(cè)方法，分組協(xié)作頻譜感知技術(shù)。根據(jù)干擾溫度模型的內(nèi)容，某段頻段內(nèi)，只要正在工作的次 用戶發(fā)射機(jī)數(shù)量不超過(guò)上述判決門限值，次用戶就可以使用該頻段通信。 基于干擾溫度的檢測(cè)方法 通常認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)是以發(fā)射機(jī)為中心進(jìn)行考慮的，但是由于可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見的新干擾，接收機(jī)的范圍內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生干擾使得信號(hào)不能可靠傳輸。 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 基于接收端的頻譜檢測(cè) 本振泄露檢測(cè) 在實(shí)際環(huán)境中，主用戶網(wǎng)絡(luò) (如廣播電視網(wǎng)、蜂窩電話網(wǎng)的 )中許多設(shè)備都處于被動(dòng)狀態(tài)，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)往往難以精確地對(duì)其定位。硬融合實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單并且能夠減少信道開銷，而軟融合的準(zhǔn)確性更高。 協(xié)作頻譜感知是一種多用戶聯(lián)合感知檢測(cè)主用戶的方法，其思想是所有的認(rèn)知用戶協(xié)作檢測(cè)某一段用戶，然后融合所有結(jié)果進(jìn)行判定。 本地檢測(cè)技術(shù)的性能同時(shí)也受一些因素的影響。該方法的缺點(diǎn)是需要采 集較長(zhǎng)時(shí)間的信號(hào)，以獲得其統(tǒng)計(jì)特性，往往會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè) 通信系 統(tǒng)中的已調(diào)信號(hào)一般和正弦載波、脈沖訓(xùn)練、循環(huán)前綴等關(guān)聯(lián)在一起，這些特性導(dǎo)致了其內(nèi)置的周期性。由文獻(xiàn) [30]可得，瑞利信道下系統(tǒng)的平均檢測(cè)概率RaydP的表達(dá)式為 : ? ??? ??????? ????? 20 202)1(212 ])1(2!1[)1()2(!1un unuR a yd neene ???? ?? ???? （ 210） 瑞利信道下的虛警概率RayfP的表達(dá)式和 AWGN 信道下的相同，見 (27)。通過(guò)平方求和得到能量值，定義能量檢測(cè)的檢測(cè)量，將此檢測(cè)量與設(shè)定好的門限進(jìn)行比較，最終判決主用戶信號(hào)存在與否。 當(dāng) 0)( ?ns 時(shí)表示沒有主用戶 。 第 3 章：對(duì)協(xié)作頻譜感知技術(shù)中的融合算法﹑雙門限法﹑分組協(xié)作頻譜感知技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)闡述，在此基礎(chǔ)上 ,提出了一種混合型協(xié)作頻譜感知算法，并進(jìn)行了算法仿真和對(duì)比。系統(tǒng)的頻譜檢測(cè)是以一種等級(jí)制度結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，通過(guò)兩級(jí)的次用戶協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)：低一級(jí)在簇內(nèi)實(shí)現(xiàn) ,高一級(jí)的在簇頭之間執(zhí)行。 協(xié)作頻譜感知一般分為兩個(gè)步驟：第一，各個(gè)次用戶獨(dú)立檢測(cè) (也就是本地檢測(cè) )并將檢測(cè) 結(jié)果報(bào)告給融合中心 (Fusion Center)；第二，融合中心根據(jù)各檢測(cè)結(jié)果綜合判決主用戶信號(hào)是否存在。 3)發(fā)送 功率控制和動(dòng)態(tài)頻譜管理 其中 1)和 2)是由接收機(jī)實(shí)現(xiàn) ,3)是在發(fā)送端實(shí)現(xiàn)。最大頻譜利用率為 % (紐約 ),最小頻譜利用率為 1% (美國(guó)新墨西哥州的國(guó)家射文天文臺(tái) )[2]。 Cooperative Spectrum Sensing。認(rèn)知無(wú)線電中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)就是頻譜感知，研究如何準(zhǔn)確而快速地檢測(cè)授權(quán)用戶所在的頻段﹑接入通信并且當(dāng)授權(quán)用戶重新出現(xiàn)時(shí)及時(shí)退避。 2．本人在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的觀點(diǎn)和研究成果，均在文中加以注釋或以參考文獻(xiàn)形式列出，對(duì)本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中注明。在協(xié)作頻譜檢測(cè)算法的介紹中，詳細(xì)研究了硬融合﹑軟融合算法及其檢測(cè)性能，還有基于軟﹑硬融合算法的雙門限檢測(cè)算法以及基于分組的協(xié)作頻譜感知算法 ,在以上研究的基礎(chǔ)上，本文提出了一種改進(jìn)的基于雙門限檢測(cè)方法的分組協(xié)作頻譜檢測(cè)算法。Hardware Platform 理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 ........................................................................................................................... 2 Abstract ...................................................................................................................... 3 第 1 章 緒論 ................................................................................................................. 1 研究背景及意義 .............................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 1 認(rèn)知無(wú)線電國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................ 2 頻 譜感知國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................................... 3 第 2 章 頻譜感知技術(shù) ................................................................................................. 6 本地檢測(cè)技術(shù) .................................................................................................. 6 本地檢測(cè)模型 ........................................................................................ 6 能量檢測(cè) ................................................................................................ 7 匹配濾波器方法 .................................................................................... 8 循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè) ........................................................................................ 9 本地檢測(cè)方法的對(duì)比 ..........................................................................