1绪论
1.1选题背景及其研究意义
当前在如何有效利用频谱资源方面主要存在两种途径：一方面是研究人员不断的研究新的无线电接入技术，同时尽量开发还没有得到利用的频谱资源，通过这种途径满足当前不断发展的无线电业务需求；另一方面则是研究人员研究各种途径尽量提高当前己存在的频谱资源的利用率，例如各种编码调制技术等。频谱资源对于通信而言至关重要，但是经科研人员研究表明实际被授权的频谱资源利用率很低，美国的科研人员研究发现，他们国家被授权的频谱资源实际利用率达不到70%。频谱资源是有限的资源，可是现在被授权的频谱资源的利用率却是很低的，如何提高频谱资源的利用率是当前频谱检测技术研究的重点(郭彩丽等，2006)。当前频谱检测技术的重点是研究新的技术，在提供当前已授权频段资源的利用率或者发掘新的频谱资源，通过这种途径解决当前频谱资源短缺的危机；当主用户需要占用该频谱时，还要及时退出该频段，动态寻找其他频段，以满足认知用户的通信需要。本文研究的重点是如何提高有效频谱资源的利用率。
1.2认知无线电技术的简介
认知无线电系统在受到所处的环境变化的刺激时，它自身可以有效的应对这种变化。认知无线电技术通过分析环境的变化，它自己可以大体的推断出系统所处的无线环境状态，根据各种环境状态做出不同的应对策略。认知无线电技术是比较智能化的，就像自然人一样能感受到环境的变化，在得知这些变化的时候，自身能够做出反应。因为认知无线电技术具有这个能力，它可以很好的发现频谱资源的利用情况，发现频谱空穴的存在，充分利用频段资源，为了进一步更加有说服力的说明无线电实现的具体环节，Mitola提出了一个叫认知周期的概念，用它来说明认知无线电技术实现的每一个环节。
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2经典的频谱检测技术
2.1频谱检测技术的概念
在频谱检测技术中，参与的节点数目是不一样的，：有时是多个节点，有时是单个节点，单个节点参与检测的一般称为单点检测，而多个节点参与频谱检测的称为协作检测，这些频谱检测方法各有各的优缺点，在实际应用中，为了提髙检测性能，可以将各种方法加以融合。此外，在认知无线电系统中的传播过程，也需要实时监控频谱的状态，频谱资源的实时检测的主要目的是判断信号的实用价值。但是，信号的种类是多种多样的，同时信号的传播方式是千奇百怪的，这些问题加剧了频谱检测的难度，对实时监控信号提出了不同的要求。
2.2单点频谱检测的方法
能量检测的过程的整个流程图如图2-1所示，它主要是由五部分组成，认知无线电用户首先将接收信号通过带通滤波器，获得所要检测的目标频段的信号；然后将目标频段信号通过平方率器件，获得该信号功率估计；接着在某个固定的周期内对该信号的功率估计积分，得到目标频段内的信号能量的统计量；最后将得到的能量统计量与判决门限进行比较，在这五部分中最主要的部分是比较判断部分，这部分设定比较敏感，传统的方法就是设定一个门限，这个门限是用户根据需要设定的，通过这个门限确定信号是否存在，如果高于该门限则表示当前该频段存在主用户传输信号，说明主用户正在使用该频段，低于该门限则表示当前该频段内没有主用户传输信号，说明该频段未被主用户使用。
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3基于信誉机制的K秩协作频谱检测………17
3.1传统的K秩合作频谱检测技术……17
3.2算法的描述和具体步骤……18
4基于分集理论的K秩协作频谱检测…….26
4.1分集协作技术……..26
4.2算法描述…….27
4.3仿真结果与分析 ……29
4.4本章小结……30
5总结与展望……31
5.1总结……31
5.2研究工作展望…………31
4基于分集理论的K秩协作频谱检测
4. 1分集协作技术
在协作频谱检测的过程中，是很多节点参与到频谱检测中来的，但是各个本地节点距离融合中心的距离是不一样的。在各个本地节点把自己的判决结果往融合中心发送数据的过程中，不可避免会受到环境的影响，这样很多节点做出的判决结果对融合中心最后的判决结果造成不利的影响，同时存在的问题是系统的开销很大。为了在不增加系统成本的情况下有效的解决这个问题，这里把分集技术引用到协同频谱检测中来。这里指的分集技术其实是多节点分集技术(J. Zhu etal.，2008)。这个多节点分集技术就是把所有的节点，根据各个节点彼此的距离进行划分，把彼此距离比较靠拢的节点划成一片，把这些节点当成一类来处理，这样所有参与到频谱检测中的节点被划分到各个大的集体中去了。
4. 2算法描述
图4-2展示了运用分集技术的K秩协作频谱检测基本原理。为了更加详细的展示原来，在本算法中选取了 6个节点，它们分别用进行标识，进行算法描述。把六个节点分成两个集合，在图中利用两个大的圆圈，在这两个大圆圈内分别用于协同机制。假设圆圈内各个节点的距离是比较近的，同时没有考虑外界环境对这些节点的影响，这样更能说明算法的性能。同时把整个网络的融合中心和各个分集的集合伪融合中心的信道为瑞利衰落信道。假设TI2分别表示两集合中认知节点和融合中心之间的平均信噪比。各个集合内的协作频谱检测采用上一章提出的协作频谱检测方案，它拥有不同于传统硬合并协作频谱检测的特点：选择接收信噪比较大的认知节点，在保证目标虚警概率的前提下减少协作频谱检测过程中的平均数据开销。
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5总结与展望
5.1总结
认知无线电技术作为解决频谱资源短缺问题的有效方法正在被越来越多地人所关注，而频谱感知技术作为认知无线电的关键技术也成为了研究的热点。尤其是针对单用户频谱感知技术的局限性而提出的合作频谱感知技术在近两年中有了很大的发展。本文在介绍了认知无线电的概念、国内外研究现状和研究意义后，总结前人研究的成功，首先研究了传统单用户检测技术和多用户协作频谱检测技术的数学推导和检测性能，然后针对它们的不足，提出了两种改进的K秩协作频谱检测算法，并且通过理论推导和实验仿真验证了改进后的算法的检测性能和特定参数对于算法性能的影响。
5. 2研究工作展望
协作频谱检测是提高频谱检测准确性的一种有效手段，但是目前与协作检测可靠性和安全性以及宽带协作感知技术相关的问题仍然有待解决：(1)CR用户的智能性可以使得其在协作过程中的恶意行为是多种多样的，不仅限于“AlwaysNo”和“AlwaysYes”两种，如何能够区分恶意用户和正常用户，从而减少恶意用户的感知结果对协作感知结果的消极影响将是一个很大的挑战。(2)协作感知不仅带来了额外的通信开销，也导致了 CR用户额外的能量消耗，因此，如何有效地利用各个认知无线电用户的能量使得系统能够进行更多的协作感知。
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参考文献（略）