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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,内容,阐述学习和了解通信前沿技术对学习通信工程专业学习的必要性，介绍现代无线通信技术的研究方向，重点介绍其中认知无线电频谱检测技术方向的有关内容。包括认知无线电的概念，认知无线电频谱检测技术产生的背景，认知无线电频谱检测技术的国内外现状，认知无线电频谱检测技术中值得研究的问题，认知无线电频谱检测技术相关的标准，认知无线电频谱检测技术研究的意义等。,内容阐述学习和了解通信前沿技术对学习通信工程专业学习的必要性,目录,1,概论,1.1,背景,1.2,国内外研究现状,1.3,频谱检测中的其他技术问题,1.4,频谱检测中的标准,1.5,意义,目录1 概论,目录,2,基于能量检测的最优门限,2.1,系统模型,2.2,单个从用户能量检测方法,2.3,多个从用户能量检测方法,2.4Neyman-Pearson,准则,2.5,最小错误概率准则,2.6,单个从用户频谱检测的最优门限,2.7,多个从用户合作频谱检测的最优门限,2.8,仿真与讨论,目录2 基于能量检测的最优门限,1,概论,1.1背景,1.2国内外研究现状,1.3频谱检测中的其他技术问题,1.4频谱检测中的标准,1.5意义,4,1 概论1.1背景4,1.1,背景,1.,随着无线通信技术的应用和发展，频谱资源相对于日益增加的通信需求变得十分有限。,2.,研究表明频谱资源在时间和空间上的利用率都非常低。,3.,不断扩大的通信需求与有限的频谱资源这一矛盾变得非常尖锐。引起这一矛盾的原因很大程度上取决于固定式的频谱分配政策。,4.,频谱检测是发现空闲频谱和提高频谱资源利用率的关键技术。,1.1背景1.随着无线通信技术的应用和发展，频谱资源相对于日,1.1,背景,图,1,美国,0-6GHz,频段功率谱密度分布,1.1背景图1 美国0-6GHz频段功率谱密度分布,1.1,背景,1.,为解决频谱分配不合理问题，,FCC,已经通过了频谱重用提案并允许在电视广播甚高频（,VHF,，,Very High Frequency,）和特高频（,UHF,，,Ultra High Frequency,）的专用频段中，引入从用户，实现认知无线电（,CR,Cognitive Radio,）技术。,2.CR,技术的两个主要能力，即认知能力和重配置能力。其中认知能力使,CR,能够感知周围环境，检测未利用频谱。认知过程主要有三个阶段：频谱感知、频谱分析和频谱决策，如图,2,所示。,1.1背景1.为解决频谱分配不合理问题，FCC已经通过了频,1.1,背景,图,2 CR,认知过程,1.1背景图2 CR认知过程,1.1,背景,1.,频谱感知,主要是指从用户必须准确检测出当前频段是否被主用户使用，只有从用户在不干扰主用户对授权频段使用的情况下，才可以动态的接入授权频段。,2.,频谱分析是指从用户对感知到的可用频段进行带宽、信道等情况分析。,3.,频谱决策是指从用户根据频谱分析结果决定接入可用频段的具体操作参数。,1.1背景1.频谱感知主要是指从用户必须准确检测出当前频段是,1.2,国内外研究现状,1.,单个从用户本地频谱检测技术,图,3,单个从用户本地频谱检测分类,1.2国内外研究现状1.单个从用户本地频谱检测技术图3 单,1.2,国内外研究现状,2.,多个从用户合作频谱检测技术,图,4,频谱检测中的衰落与隐蔽终端,1.2国内外研究现状2.多个从用户合作频谱检测技术图4 频,1.2,国内外研究现状,2.,多个从用户合作频谱检测技术,图,5,多个从用户合作频谱检测分类,1.2国内外研究现状2.多个从用户合作频谱检测技术图5,1.2,国内外研究现状,3.,噪声不确定环境下频谱检测技术,图,6,噪声不确定对检测的影响,1.2国内外研究现状3.噪声不确定环境下频谱检测技术图6,1.2,国内外研究现状,3.,噪声不确定环境下频谱检测技术,图,7,采样次数与噪声不确定度的关系,1.2国内外研究现状3.噪声不确定环境下频谱检测技术图7,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,8,主、从用户编码维度共享,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图8 主、从用户,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,9,主、从用户方向角维度共享,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图9 主、从用户,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,10,主、从用户空间维度共享,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图10 主、从用,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,11,时、空、时空二维空闲频谱示意图,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图11 时、空、,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,12,从用户检测概率与检测位置关系图,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图12 从用户检,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,13,从,PDF,角度分析空间虚警概率图,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图13 从PDF,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,14,时域与时空二维空闲频谱检测概率对比示意图,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图14 时域与时,1.2,国内外研究现状,4.,多维频谱检测技术,图,15 CR,频率和时间维度上的频谱共享,1.2国内外研究现状4.多维频谱检测技术图15 CR频率和,1.3,频谱检测中的其他技术问题,1.,宽带频谱感知的高采样速率和对应硬件,2.,提高检测精度和速度的算法,3.,对主用户的影响,1.3频谱检测中的其他技术问题,1.4,频谱检测中的标准,1.IEEE 802.11k,，,WLAN,AP,2.IEEE 802.11b/g,，,2.4GHzBluetooth.Adaptive frequency hopping(AFH),the industrial,scientific and medical(ISM),3.IEEE 802.22 based wireless regional area network(WRAN)devices sense TV channels,1.4频谱检测中的标准,1.5,意义,CR,网络的频谱检测技术是实现频谱资源共享、提高频谱利用率、保障主、从用户业务质量的关键技术，采用频谱检测技术可以有效地解决频谱资源利用率低和频谱资源紧缺之间的矛盾，可以弥补频谱资源静态分配政策的不足，更好地满足无线通信业务对频谱资源的需求。,1.5意义CR网络的频谱检测技术是实现频谱资源共享、提高频谱,2,基于能量检测的最优门限,2.1,系统模型,2.2,单个从用户能量检测方法,2.3,多个从用户能量检测方法,2.4Neyman-Pearson,准则,2.5,最小错误概率准则,2.6,单个从用户频谱检测的最优门限,2.7,多个从用户合作频谱检测的最优门限,2.8,仿真与讨论,26,2基于能量检测的最优门限2.1系统模型26,2.1,系统模型,27,CR,系统的频谱检测模型,2.1系统模型27CR系统的频谱检测模型,2.2,单个从用户能量检测方法,单个从用户进行能量检测时，考虑将第,i,个从用户检测端接收到的信号能量,Y,i,与预置的检测门限,i,进行比较，无论主用户发送何种信号，得到二元假设检验如下：,28,2.2单个从用户能量检测方法单个从用户进行能量检测时，考,2.2,单个从用户能量检测方法,29,单用户检测的,Complement ROC,曲线,2.2单个从用户能量检测方法29单用户检测的Compleme,2.3,多个从用户能量检测方法,为克服信道衰落及隐蔽终端的不利影响，采用简单计数方法中的“或”、“与”两种融合规则进行合作检测,30,2.3多个从用户能量检测方法为克服信道衰落及隐蔽终端的不,2.3,多个从用户能量检测方法,大数融合规则作为“或”和“与”融合规则优缺点的折衷，常被研究多用户合作检测的文献采用，公式如下：,31,2.3多个从用户能量检测方法大数融合规则作为“或”和“与”融,2.4 Neyman-Pearson,准则,根据上式求出的检测门限,计算的检测概率最大。尼曼,-,皮尔逊（,NP,，,Neyman-Pearson,）准则适合于两种假设检测的先验概率,P,H,0,和,P,H,1,未知场合，它能够在保持一定虚警概率的同时最大化检测概率。,32,2.4 Neyman-Pearson准则根据上式求出的检测门,33,2.5,最小错误概率准则,如果先验概率,P,H,0,和,P,H,1,已知，定义错误概率,P,e,为,33,其中,p,(,H,1,|,H,0,),表示当假设,H,0,为真时判,H,1,成立的条件概率，,p,(,H,0,|,H,1,),表示当假设,H,1,为真时判,H,0,成立的条件概率。如果要想使得错误概率,P,e,最小，则有,332.5最小错误概率准则如果先验概率PH0和PH1已知，定,2.6,单个从用户频谱检测的最优门限,34,2.6单个从用户频谱检测的最优门限34,2.7,多个从用户合作频谱检测的最优门限,35,2.7多个从用户合作频谱检测的最优门限35,2.7,多个从用户合作频谱检测的最优门限,36,2.7多个从用户合作频谱检测的最优门限36,2.8,仿真与讨论,37,检测门限变化时单个从用户检测的系统错误概率,2.8仿真与讨论37检测门限变化时单个从用户检测的系统错误概,2.8,仿真与讨论,38,主用户占用频段先验概率变化时单个从用户检测的系统错误概率,2.8仿真与讨论38主用户占用频段先验概率变化时单个从用户,2.8,仿真与讨论,39,SNR,变化时单个从用户检测的系统错误概率,2.8仿真与讨论39SNR变化时单个从用户检测的系统错误概,2.8,仿真与讨论,40,单个从用户检测的系统漏检概率,2.8仿真与讨论40单个从用户检测的系统漏检概率,2.8,仿真与讨论,41,单个从用户检测的系统虚警概率,2.8仿真与讨论41单个从用户检测的系统虚警概率,2.8,仿真与讨论,42,多个从用户合作检测的系统错误概率（,P,H,1,=0.10.9,）,2.8仿真与讨论42多个从用户合作检测的系统错误概率（PH,2.8,仿真与讨论,43,多个从用户合作检测的系统错误概率（,P,H,1,=0.1,、,0.3,、,0.5,、,0.7,、,0.9,）,2.8仿真与讨论43多个从用户合作检测的系统错误概率（PH,谢谢,!,谢谢!,
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