航空无线电系统宽带频谱感知算法研究

《航空无线电系统宽带频谱感知算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级公开UDC学位论文题目：航空无线电系统宽带频谱感知算法研究研究生姓名：黄柳舟学科专业名称：信号与信息处理研究方向：无线与移动通信技术论文类型：基础研究申请学位：工学硕士指导教师姓名：李玉峰指导教师职称：教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2015年01月07日论文答辩日期：2015年03月13日沈阳航空航天大学2015年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SDEGREERESEARCHONWIDE-BANDSPECTRUMSENSINGALGORITHMFORAVIATIONRADIOSYSTE

2、MSCandidate：LiuzhouHuangSupervisor：YufengLiSpecialty:SignalandInformationProcessingDate:March.2015沈阳航空航天大学硕士学位论文摘要电磁频谱管理是航空通信的基础，是航空电子系统发挥最大效能的关键，是信息畅通的重要保证。在现代信息化战争的条件下，传统的静态频谱管理和分配模式己经不能满足需求。本文拟深入研究航空无线电系统中宽带频谱压缩感知及协同感知问题，引入认知无线电技术检测电磁环境的动态变化。本文的研究目标是降低采样速率，降低对前端硬件的要求，减小计算量，提高频谱检测速度，使得无

3、线电频谱资源利用更加合理，使得所提出的算法将来能够应用于实际的航空无线电系统。本文的主要研究工作从以下几个方面呈现。首先，介绍了本文的应用研究背景，认知无线电的发展历程及相关的最新研究成果。对目前比较成熟的压缩感知方法及协同感知融合算法进行了介绍，并针对不同算法的优劣及应用环境进行了简单的分析。其次，深入研究了压缩感知及稀疏表示的数学原理，为后续研究基于正交匹配追踪（OMP，OrthogonalMatchingPursuit）的宽带压缩感知算法打下理论基础。从稀疏性度量、函数解的稀疏性、算法运算速度、算法运算精度等方面对常用的稀疏分解方法进行了对比研究。详细研究了基于框架

4、算法和基追踪的稀疏分解方法，导出了利用稀疏分解算法精确重构原信号的条件。然后，在前面的理论支撑下，研究了基于OMP的宽带压缩频谱感知算法。将压缩感知理论中的OMP恢复算法引入宽带频谱感知中，计算压缩感知恢复频谱的能量再结合每个节点的感知结果来确定其能量门限用以判断频谱占用情况。仿真结果表明，该算法能在压缩比较低的情况下较好的重建出原始信号，且能保持较高的检测率。同时，结合现有的协同频谱感知数据融合算法提出了一种改进型加权序贯检测(WSPRT，WeightedSequentialProbabilityRatioTest)算法。在传统的WSPRT算法上改进了信誉度奖惩方案，使

5、得奖惩措施更有利于识别恶意认知节点。同时单个节点的融合权重除了信誉度还加入了最近时间段感知稳定性因子，使得融合算法对于恶意用户的判定更准确，从而优化系统感知性能。仿真实验表明，本文所提出的算法减小了频谱感知I沈阳航空航天大学硕士学位论文数据篡改（SSDF，SpectrumSensingDataFalsification）节点带来的影响提高了系统的检测准确率和稳定性。关键词：认知无线电；宽带频谱压缩感知；加权序贯检测；协作频谱感知；SSDF；正交匹配追踪；稀疏表示；能量检测II沈阳航空航天大学硕士学位论文AbstractElectromagneticspectrummana

6、gementisthefoundationofaeronauticalcommunications,whichisthekeytomaximizetheperformanceofavionicssystems,animportantguaranteeforcommunication.Attheconditionsofmoderninformationwarfare,traditionalstaticspectrummanagementandallocationpatternscannotmeetthedemand.Thispaperintendstostudyawide-

7、bandspectrumsensingalgorithmforaviationradiosystems.Webringinthecognitiveradiotechnologytodetecttheelectromagneticenvironmentthatdynamicchanged.Theresearchgoalsofthispaperarereducesamplerateandcomputationcomplexity,lowerthefront-endhardwarerequirements,andimprovespe