认知无线电频谱感知技术研究及动态管理软件实现

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1、硕士学位论文题目:认知无线电频谱感知技术研究及动态管理软件实现研究生陈京来专业信号与信息处理指导教师赵知劲教授完成日期2016年3月杭州电子科技大学硕士学位论文认知无线电频谱感知技术研究及动态管理软件实现研究生：陈京来指导教师：赵知劲教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchofSpectrumSensingTechnologyandImplementationofDynamicManagementSo

2、ftwareinCognitiveRadioCandidate:ChenJinglaiSupervisor:Prof.ZhaoZhijinMarch，2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除。文中己经注明引用的内容外，本洽文不當任何其他个人或集体己经发表或揉写过的作品或成果对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。一申请学位论文与资料若有不实之处切相关责任。，本人承担

3、论文作者签名：曰期：年月＾曰在＾＾学位论文使用授权说明目：本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，Ｐ研宛生在校攻读学位巧间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为抗州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许査阅和借阅论文；学校可＾＾公布论文的全部或部分巧容，可从允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后进守此规定）＇论文作者签名：日親化年月日ｉ／；＾某本：曰期：年日指导教师签名■月

4、Ａｔ＾＾杭州电子科技大学硕士学位论文摘要认知无线电技术通过对无线频谱环境的感知，寻找并利用已授权频段内的空闲频谱，从而有效提高频谱利用率、缓解频谱资源的需求，是无线通信领域的一个研究热点。频谱感知是认知无线电的一个关键技术，本文主要研究了认知无线电频谱感知算法及动态管理系统软件实现。首先，介绍了认知无线电的研究背景、定义和关键技术，并详细介绍了频谱感知技术及其国内外研究现状。其次，研究了基于神经网络的窄带频谱感知技术。当前神经网络频谱感知存在着训练时收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题，而最优解对神经网络的频谱感知算法性能影响

5、大，因此为提高神经网络的频谱感知算法性能，采用蜂群算法交叉训练神经网络，加快训练收敛速度，降低均方误差。采用信号的能量、循环功率谱作为特征参数，提出了蜂群优化神经网络的频谱感知算法。仿真结果表明，相比能量法、循环平稳特征法、无蜂群算法交叉训练神经网络或径向基函数（RadialBasisFunction，RBF）神经网络的频谱感知算法，该算法具有更好的感知性能。然后，研究了基于压缩感知的宽带频谱感知技术。基于压缩感知的宽带频谱感知需要估计信号稀疏度，针对在低信噪比情况下欠估计、高信噪比情况下过估计的问题，提出了基于Gerschg

6、orin理论稀疏度估计的宽带频谱感知算法。该算法联合考虑了特征值和特征向量，利用Gerschgorin理论分离信号圆盘与噪声圆盘，获得稀疏度估计值并将此作为正交匹配追踪（OrthogonalMatchingPursuit，OMP）算法结束迭代的条件，并利用OMP算法得到频谱支撑集，从而完成宽带频谱感知。仿真结果表明，该算法兼顾了低信噪比和高信噪比时的稀疏度估计性能，提高了频谱感知性能。最后，研究了认知无线电频谱动态管理系统软件的设计与实现。根据频谱动态管理系统需要具备的频谱管理、频谱感知和频谱分配三个功能，将系统软件分为管控中

7、心模块、频谱感知服务器模块和频谱分配服务器模块，通过VisualC++6.0开发平台完成各个模块界面设计和功能实现，并从数据传输帧结构和交互流程两个方面设计实现模块之间的交互功能，从而实现认知无线电频谱动态管理系统软件。选取两个测试情景对系统软件进行了测试，测试结果验证了系统软件功能的有效性。关键词：认知无线电，频谱感知，神经网络，人工蜂群算法，Gerschgorin理论，压缩感知，稀疏度I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTCognitiveradiotechnologycansensetheradiospectru

8、menvironment,discoverandusetheidlespectrumwithinauthorizedspectrumbandsinordertoimprovethespectrumutilizationandrelievetheresourcedemands.