认知无线传感网络中分簇协作频谱检测硬融合算法研究.doc

认知无线传感网络中分簇协作频谱检测硬融合算法研究

2.36万字 49页 原创作品，通过查重系统


摘 要
近几年来，频谱竞争越来越激烈，我们逐步进入了名副其实的“无线电时代”，无线电技术（CR：Cognitive Radio）已然成为当前研究的热点。我们现在的认知无线电网络是由很多次级用户接入，和主用户共存在同一个网络里，每一个次级用户均可以发现空闲频段，并使用该频段。为了避免对主用户的干扰，执行准确的频谱感知成为了认知无线电的关键技术。而和非协作频谱感知算法相比，协作频谱感知可以使认知无线电网络对主用户进行更为可靠地检测，从而避免了对主用户通信的干扰，而数据融合和分簇又是协作频谱感知的关键技术。
论文首先介绍的是认知无线电提出的背景和其中的关键技术，介绍了常用的单用户检测算法和优缺点，其中重点介绍了能量检测算法和它在各个信道下的检测性能，随后针对单用户检测存在种种局限，引入了多用户协作频谱检测的概念。在协作频谱检测算法的介绍中，介绍了硬融合，软融合算法及其检测性能。随后本文将认知无线网络中的频谱检测技术应用于频谱检测器的设计，主要研究了基于单用户能量的频谱检测器的设计，随后基于单用户的能量检测我们提出了协作频谱感知。这里协作频谱感知中我们主要讨论硬融合算法，设计了一种基于分簇的硬融合算法。我们研究的主要内容是：1.通过频谱检测方法，感知用户通过感知信道检测主用户，获得检测统计量，并且根据性能要求，设计检测器合适阈值，将检测器统计量与阈值比较，判断主用户是否存在。2将此算法应用到硬融合之中，比较单用户和协作频谱感知的性能。3.用聚类算法实现分簇技术，完成分簇协作频谱检测硬融合算法仿真并且比较分簇和不分簇之间频谱感知性能。
仿真采用蒙特卡洛方法统计检测器的接收性能，实现认知无线网络中的单个循环检测器的设计，根据理论公式所推导的检测概率与虚警概率的关系，分别编写Matlab程序仿真出单用户能量检测和协作频谱感知“AND”和“OR”的ROC性能曲线，并将两种性能进行比较，验证协作频谱感知的性能优于单用户能量检测器。最后同样编写Matlab程序仿真分簇协作频谱检测硬融合算法，并验证分簇性能优于不分簇性能。


关键词： 频谱检测；检测概率；虚警概率；能量检测；协作频谱感知；数据融合；分簇