摘要: 随着无线通信技术的飞速发展，在各式各样的无线智能终端越来越普及的社会大背景下，无线频谱资源即无线通信所依赖的无线电频段由于其有限不可再生性，逐渐陷入匮乏状态。世界各国、各地区目前广泛采用的频谱分配方式是固定划分式频谱分配，级别优先... 展开 随着无线通信技术的飞速发展，在各式各样的无线智能终端越来越普及的社会大背景下，无线频谱资源即无线通信所依赖的无线电频段由于其有限不可再生性，逐渐陷入匮乏状态。世界各国、各地区目前广泛采用的频谱分配方式是固定划分式频谱分配，级别优先级不同的各用户分别占用固定划分的多个独立子频段，这些子频段称为授权频段，对应的使用者即是授权用户，授权用户独享授权频段，其他非授权用户是严禁使用的。但如今来看，这种频谱分配方式与目前爆发式增长的用频需求格格不入，相关研究也发现在不同的时间和地点，有大量的频段处于空闲状态，没有被高效地使用。认知无线电作为解决上述问题的关键技术，一经提出就得到了学术界越来越广泛的关注，被认为将在未来的无线通信系统中扮演重要角色。具备“认知”功能的用户通过利用频谱感知、干扰避让、资源分配等技术接入认知无线电系统，在提高频谱利用率的同时还要尽力避免引入干扰，致力于实现与授权用户共享授权频段。 本文研究的重点是认知无线电技术中的频谱感知算法，首先介绍了认知无线电技术和频谱感知算法的产生背景和发展现状，对比分析了现阶段不同算法的优缺点。为了提高在低信噪比条件下的频谱感知性能，降低频谱感知算法的复杂度，利用软硬阈值折中法，将差分能量检测模型与小波阈值去噪算法相结合，针对现有算法的不足，对基于能量和小波变换的双门限频谱感知算法中阈值的选取和检测流程进行了优化，仿真结果证明改进后的双门限联合频谱感知算法提高了在环境噪声不确定性影响下频谱检测的性能。 随后将双门限联合频谱感知算法的应用范围拓展到宽带频谱的检测，如今各用户对无线频谱资源的利用由窄带信号向宽带信号转变，宽带信号的采样由于受到奈奎斯特采样定理约束，成本很高。为了以较低的成本和较快的速度完成宽频信号采样及检测，利用压缩感知技术可以用少于奈奎斯特采样数重构原始信号的优势，运用小波变换技术进行频谱边缘检测，提出一种双门限宽带频谱合作感知算法。具体步骤是融合中心先通过压缩感知技术实现对待检测宽频信号的采样及重构，随后利用小波变换技术做频谱边缘检测，将宽带频谱划分为若干个子频段，最后利用双门限合作检测的方式逐个对划分的子频段实时状态进行判断，直至检测范围覆盖整个感兴趣的宽带频段。通过这样的检测方式，降低了宽带频谱检测系统的成本，仿真分析也证明了所提算法的有效性。 最后，对全文进行了概括总结，分析了实际应用中频谱感知算法有待完善的短板弱项及其下一步的研究发展方向。 收起