摘 要

随着通信的无线技术的发展，频谱资源变得越来越紧缺。认知无线电技术的出现就是为了提高资源的利用率，进而来达到解决这一问题的目的。认知无线电技术是通过动态的利用频谱感知技术检测在空间和时间上空闲的频谱资源，然后加以利用来提高资源的利用率。本文研究了认知无线电的频谱感知技术中基于welch谱估计的频谱感知算法，完成了如下内容：

（1）介绍了几种频谱感知技术，并分析了各个技术的优缺点。

（2）研究了基于welch算法的能量检测，并分析了不同虚警概率、窗函数和SNR对算法性能的影响。

（3）验证了2ASK调制信号的循环平稳的特性。

关键词：频谱感知 能量检测 循环平稳特征 虚警概率

Abstract

With the development of wireless communication technology, the spectrum resource becomes and more scarce. The emergence of cognitive radio technology is in order to improve the utilization rate of resources, and then to achieve the purpose to solve the problem. Cognitive radio technology is through the dynamic use of spectrum sensing detection technology in space and time on idle spectrum resources, and then be used to improve the utilization rate of resources. This paper studies the spectrum sensing in cognitive radio spectrum sensing algorithm based on Welch spectrum estimation, the completion of the contents are as follows:

(1) several kinds of spectrum sensing techniques are introduced, and the advantages and disadvantages of each technology are analyzed.

(2) the energy detection based on Welch algorithm is studied, and the effect of different false alarm probability, window function and SNR on the performance of the algorithm is analyzed.

(3) the characteristic of 2ASK modulation signal is verified.

Key words: spectrum sensing energy detection cycle stationary characteristic false alarm probability

目录

摘要 1

Abstract 2

第1章 绪论 4

1.1研究的背景及意义 4

1.2相关的概念及关键技术 4

1.3国内外的研究现状 5

1.4研究的主要内容 6

第2章 频谱感知技术 7

2.1基于发射机的频谱感知技术 7

2.1.1匹配滤波器检测 7

2.1.2能量检测法 8

2.1.3循环平稳检测 10

2.2基于接收机的频谱感知技术 11

2.2.1本振泄露功率检测 11

2.2.2干扰温度检测 12

2.3协作频谱感知 12

2.4本章小结 13

第3章 基于welch谱估计的频谱能量检测 14

3.1算法描述 14

3.1.1算法流程 14

3.1.2统计量 14

3.1.3算法的性能 16

3.2噪声的影响 18

3.3 算法门限的设定 19

3.4 仿真结果及分析 21

3.5本章小结 22

第4章 循环平稳特征检测 23

4.1循环谱的相关理论 23

4.2 ASK调制信号循环功率谱分析 24

4.3仿真结果与分析 26

4.4本章小结 28

第5章 总结与展望 29

致谢 30

参考文献 31

附录 33

第1章 绪论

1.1研究的背景及意义

二十一世纪是一个信息的时代，信息的优势即为竞争的优势，因此通信技术具有极其重要的作用。通信的重要性不仅在人们的日常生活和工作中有着重要的作用，更是在国防事业上发挥着不可估量的作用，是社会生产力的要素和综合国力的重要组成部分，对世界竞争的态势和利益的格局分布产生了深刻的影响。无线电通信技术摆脱了线的限制成为了人们传递信息的一种重要的通信方式，为全社会的各类信息的传递提供着服务，在社会的协调、经济的发展、人民的生活和国防的建设等方面发挥着不可替代的重要作用。随着信息技术的发展，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。由香农的信息理论可知，随着对数据传输速率要求的增加，通信系统对无线频谱的资源需求也越来越多，无线电频谱资源作为一种极其宝贵的自然资源，目前面临着资源非常短缺、分配十分不合理的现象，频谱资源越来越紧张，已经成为了通信技术发展的瓶颈。然而，无线资源在空间和时间上存在不同程度空置的现象，造成无线资源的利用率不高，极大的浪费了无线资源。在这一背景下，人们提出认知无线电技术，在时间和空间上发现空闲的信道并加以利用，来实现提高频谱资源利用率的目标，进而缓解无线资源短缺的问题。

认知无线电技术是由软件无线电技术逐渐发展而来的，是一种比较智能化的无线电通信技术，其智能化主要表现在它可以在不影响主用户的正常通信的前提条件下，发现空闲的频谱资源加以利用，为次用户提供随时随地的通信服务，同时随时的检测信道，检测主用户是否工作在该信道，及时的做出变化以防对主用户通信产生有害的影响。认知无线电技术实际上是对频谱资源的重复利用，通过这种“二次利用”的方式来提高频谱资源的利用率，为解决当前无线资源面临的问题提供了一种可行的方法。而频谱感知技术作为认知无线电技术的关键性技术，具有很重要的研究意义。因此本文研究了频谱感知技术的一种——基于welch谱估计的频谱感知技术。

1.2相关的概念及关键技术

认知无线电是指具有自主寻找和使用空闲频谱资源能力的智能化无线电技术。其概念最早是由Joseph Mitola博士在1999年提出的，其思想的核心就是是通信设备检测周围的无线环境，感知和利用可用的频谱空穴，并为次用户提供通信服务，并且随时的检测信道的使用情况，防止造成次用户对主用户信号的干扰。在认知无线电技术中，在主用户即授权用户占用某个授权频段时，次用户即认知用户必须从该频段资源的使用中退出，去搜索其它空闲频段完成自己的通信或停止工作。

认知无线电的关键技术主要有认知能力和重配置能力。