基于循环谱对称性的频谱感知算法

高阶循环特性下联合频谱感知算法研究张怡;黄印;张西凯【摘要】高效的频谱感知算法是认知无线电系统有效通信的前提；现有的能量检测算法复杂度较低,但其性能易受到噪声不确定度的严重影响,为提高频谱感知的速度和性能,采用了联合频谱感知算法；该方法利用双门限的能量检测法进行粗检,将判决结果划为三个区域,并使用高阶循环统计量检测算法对中间混淆区域进行二次判决；然后给出了噪声确定或不确定的情况下,联合频谱感知算法和单一检测算法的检测性能和算法复杂度的仿真分析；结果表明,联合频谱感知算法在增加计算复杂度不多情况下,得到较高的检测性能,优于单一检测算法,是一种快速准确的频谱感知算法.%Efficient spectrum sensing algorithm is the premise of cognitive radio communication systems. Energy detector which has low computational complexity is the most common way, but its performance will experience a significant loss under a small noise fluctuation. In order to improve the speed and performance, we use joint spectrum sensing algorithm. With dual-threshold energy detection for the primary band. It will be zoned into three areas. Then high order cyclostationary detection for the confused area. We simulate performance and compu-tational complexity of these algorithms under noise certain or uncertainty. Comparing these results, it show that the joint spectrum sensing algorithm is a fast and accurately spectrum sensing algorithm, which has a high detection performance under a small increase in complexity.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)008【总页数】4页(P1983-1986)【关键词】认知无线电;高阶循环平稳;联合检测;双门限【作者】张怡;黄印;张西凯【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TN911.70 引言传统无线网络采用的固定频谱分配政策已经无法满足急剧增长的无线通信业务所带来的频谱资源需求，认知无线电随着无线通信技术的迅猛发展而被提上日程，它通过检测频谱空穴，实现了动态频谱接入［1－2］，提高了频谱利用率。

感知无线电系统中改进的循环频谱检测算法
虞贵财;罗涛;黄振;乐光新
【期刊名称】《北京邮电大学学报》
【年(卷),期】2009(32)2
【摘要】提出一种基于改进的正交频分复用(OFDM)循环谱检测算法,该算法检测率高,所需检测时间短,运算复杂度几乎不变.仿真结果表明,与传统循环谱算法相比,该算法在信噪比低1个数量级而检测时间不变的情况下,检测性能仍优于传统循环谱算法,增强了对微弱信号的检测能力,提高了频谱检测的性能.
【总页数】4页(P89-92)
【关键词】感知无线电;频谱检测;循环平稳特性;循环谱
【作者】虞贵财;罗涛;黄振;乐光新
【作者单位】北京邮电大学无线通信系统与网络实验室;泛网无线通信教育部重点实验室(北京邮电大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.22
【相关文献】
1.基于非理想感知的认知无线电系统感知时间与频谱分配联合优化算法 [J], 任丙印;许光飞;王大鸣;胡捍英
2.认知无线电中基于特征值检测的频谱感知算法 [J], 雷可君;杨喜;彭盛亮;曹秀英
3.认知无线电OFDM系统中符号内相关频谱感知算法 [J], 段鹏;何明一;薜敏彪;党
群
4.认知无线电中基于压缩感知的非重构频谱检测算法 [J], 安爽; 邵建华
5.基于循环平稳的多天线感知无线电频谱检测 [J], 陈星;贺志强;吴伟陵
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基于循环平稳特征的频谱感知技术研究今日，在生物信号分析、声学研究以及智能信号处理等研究领域，提取准确的特征对于探索信号本质非常重要。

随着频谱感知（Spectral perception）技术的日益成熟，如何基于循环平稳特征（Cyclostationary feature）有效地解析信号的频谱感知属性成了一个重要的研究课题。

为了研究上述问题，首先要理解循环平稳特征的概念。

循环平稳性是指线性系统的信号的某些特性在某些周期上保持不变。

由于频谱感知技术中的信号往往是具有循环平稳特征的，因此，循环平稳特征是重要的输入条件，有利于让信号有效地被解析出来。

其次，要深入了解频谱感知技术。

频谱感知技术是一种可以分析和解析信号的频谱特性的技术，主要的功能是实现对无线电信号的快速检测、识别和跟踪，以及能量谱图。

并且，频谱感知技术可以穿越恶劣环境中难以实现和可靠检测的电磁源，从而实现智能和自动化监测。

第三，本次研究主要采用基于循环平稳特征的频谱感知技术来解析信号。

对于实现有效的信号解析，应针对循环平稳特征的频谱感知技术及其复杂性进行深入的分析，给出一系列严格的理论论证，提出适用于不同应用的模型，并且考虑应用模型的耐受误差等因素，以提高检测的精确性和可靠性。

本次研究的具体步骤为：首先对循环平稳特征的频谱感知技术的本质研究，以确定其主要特性；其次，在实验室中，结合仿真实验建立实际信号模型，从而实现对循环平稳特征的频谱感知技术的有效测试；最后，运用基于循环平稳特征的频谱感知技术，对检测信号中的循环平稳特征进行解析，以实现高效、精准的信号检测和识别。

本次研究的成果表明，基于循环平稳特征的频谱感知技术可以有效的揭示信号的频谱特性，实现高效的信号检测、识别和跟踪，以及能量谱图。

本研究为今后实现更智能、更自动化的信号检测提供了理论参考和研究基础。

总之，本文以《基于循环平稳特征的频谱感知技术研究》为题，通过分析循环平稳特征的概念和频谱感知技术的本质，研究了基于循环平稳特征的频谱感知技术，为实现智能、自动化的信号检测提供了理论参考。

基于周期循环平稳检测算法的频谱感知技术研究摘要：认知无线电作为一种革命性智能频谱共享技术，可显著提高频谱的使用率，近年来受到了人们的广泛关注。

组建实际认知无线电网络需要解决的核心问题是：如何准确地识别频谱空穴并检测授权用户出现。

因此，作为解决这一问题的频谱感知技术是决定认知无线电能否实现的关键技术之一。

本文重点研究了基于周期循环平稳检测的频谱感知技术，简单地阐述了频谱感知技术的发展，应用和现状，系统地介绍了实现频谱感知的几种算法并加以比较，详细地论述了周期循环平稳检测算法的原理及实现过程。

然后对该算法结合理论和仿真图进行了性能分析。

最后，通过仿真说明周期循环平稳检测在低信噪比的情况下仍具有良好的性能，而且能区分不同类型的调制信号。

关键词：认知无线电，频谱感知，周期循环平稳检测算法Abstract: As a revolutionary smart spectrum sharing technology, CR can significantly improve the spectrum utilization and draw more and more attention within these years. The core problem of constructing the actual cognitive radio networks is how to find the spectrum hole and identify the license users. So spectrum sensing, as a solution to this problem plays a vital role in CR realization.This paper presents the cyclostationary spectrum density detection method for estimation and spectral autocorrelation function technique to analyze the spectrum, and shows the development, applications and state of spectrum sensing, roundly introduces current several methods for spectrum sensing and the relation of them, and particularly analyzes basic principle and implementation of cyclostationarity spectrum detection, and analyzes the dominant cyclic features. Moreover, a simulational analysis suggests that cyclostationary spectrum detection is optimal for signal detection having low signal-to-noise (SNR) values. In addition, we can distinguish modulation signals in different types using the method.Key words: cognitive radio, spectrum sensing, cyclostationarity spectrum detection目录1 绪论 (3)1.1研究背景及意义 (3)1.2 研究现状 (6)1.2.1认知无线电的国内外研究现状 (6)1.2.2认知无线电中频谱感知技术的国内外研究现状 (8)1.3 本文工作和内容组织 (12)2 基于信号周期平稳特性的频谱感知算法基本理论 (13)2.1 引言 (13)2.2 周期平稳相关概念及定义 (13)2.2.1 周期平稳信号 (13)2.2.2 循环谱密度函数 (15)2.2.3 循环谱密度函数特点 (16)2.3周期平稳特性的噪声抑制性能 (16)2.4 循环谱的估计 (17)2.4.1谱相关函数的计算 (17)2.4.2 离散信号的循环谱估计 (18)2.5 周期循环检测法 (20)2.5.1 理论分析 (20)2.5.2算法描述 (20)2.6 本章小结 (21)3 周期循环平稳检测算法性能分析及优势 (22)3.1 性能分析 (22)3.1.1 不同窗函数对性能的影响 (22)3.1.2 检测数据序列长度对性能的影响 (24)3.1.3 滑动步长对性能的影响 (25)3.1.4 信道对性能的影响 (27)3.2 周期循环平稳检测算法的主要优势 (29)1.系统抗噪声能力强 (29)2.区别不同类型的调制信号 (33)3.3 本章小结 (38)4 全文总结和未来工作展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1 绪论1.1研究背景及意义近年来，无线技术领域正在进入一个高速发展的繁荣时期，各种创新无线技术不断涌现并快速步入商用，无线应用市场异常活跃，无线技术自身也在快速演进中不断革新。

《基于循环平稳特性的MIMO系统频谱感知方法研究》篇一一、引言随着无线通信技术的快速发展，多输入多输出（MIMO）系统因其能显著提高频谱效率和通信可靠性而受到广泛关注。

然而，在复杂的无线环境中，频谱感知作为MIMO系统中的关键技术之一，其性能的优劣直接影响到系统的整体性能。

因此，研究有效的频谱感知方法对于提高MIMO系统的性能具有重要意义。

本文提出了一种基于循环平稳特性的MIMO系统频谱感知方法，旨在提高频谱感知的准确性和可靠性。

二、循环平稳特性概述循环平稳特性是指信号在经过一定的时间延迟后，其统计特性具有周期性。

在MIMO系统中，利用循环平稳特性可以有效提取出有用的频谱信息。

通过对信号的循环平稳特性进行分析和处理，可以抑制噪声干扰，提高频谱感知的准确性和可靠性。

三、MIMO系统频谱感知方法针对MIMO系统的频谱感知问题，本文提出了一种基于循环平稳特性的频谱感知方法。

该方法主要包括以下步骤：1. 信号预处理：对接收到的信号进行预处理，包括去噪、滤波等操作，以提高信号的质量。

2. 特征提取：利用循环平稳特性，对预处理后的信号进行特征提取。

通过分析信号的周期性、幅度、相位等特征，提取出有用的频谱信息。

3. 频谱感知：根据提取的特征信息，采用合适的频谱感知算法进行频谱感知。

可以采用基于能量检测、匹配滤波等算法进行频谱感知。

4. 决策与输出：根据频谱感知的结果，进行决策并输出频谱信息。

可以设置阈值等参数，对频谱信息进行分类和判断，从而得到准确的频谱信息。

四、方法实现与性能分析在MIMO系统中，本文提出的基于循环平稳特性的频谱感知方法可以有效地提高频谱感知的准确性和可靠性。

具体实现过程如下：1. 在信号预处理阶段，采用合适的滤波器和去噪算法对接收到的信号进行预处理，以提高信号的质量。

2. 在特征提取阶段，利用循环平稳特性对预处理后的信号进行特征提取。

可以通过对信号进行傅里叶变换、小波变换等操作，提取出有用的频谱信息。

认知无线电中基于循环平稳特征的频谱感知方法
漆渊;彭涛;钱荣荣;王文博
【期刊名称】《重庆邮电大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(021)003
【摘要】提出一种基于信号频域循环平稳特征的频谱感知方法,该方法能够区分出授权和非授权信号的类型从而获取不同的频谱共享策略.将授权信号及非授权信号分别建模成线性周期时变变换,对授权信号和非授权信号进行频域的循环平稳特征分析,给出2类信号呈现循环平稳特征的位置,并给出用于鉴别2类信号的检测方法,其中推导了复过程中近似协方差矩阵的计算.仿真结果验证了该方法能在低信噪比中有效地鉴别出授权及非授权2类信号.
【总页数】5页(P353-357)
【作者】漆渊;彭涛;钱荣荣;王文博
【作者单位】北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876;北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876;北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876;北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.基于OFDM频域内插导频的循环平稳特征频谱感知方法研究 [J], 刘乐;陈瑾
2.认知无线电网络中基于D-S证据理论的合作频谱感知方法 [J], 谢树京;沈连丰
3.认知无线电中基于特征值检测的频谱感知算法 [J], 雷可君;杨喜;彭盛亮;曹秀英
4.认知无线电中基于循环平稳的频谱空洞检测 [J], 刘向南
5.基于信号循环平稳特征的神经网络频谱感知算法 [J], 张士兵;张硕;陈家俊;张晓格
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基于循环平稳特征的频谱感知技术研究随着无线电技术的迅速发展，频谱感知技术已经成为无线电通信的关键技术。

基于循环平稳特征的频谱感知技术由于具有高精度、快速识别和低功耗等优势，已经成为频谱感知技术研究的热点。

本文基于循环平稳特征，全面论述了基于循环平稳特征的频谱感知技术，包括循环平稳特征的概念、特点及其用于频谱感知的方法，以及基于循环平稳特征的频谱感知技术研究的现状及其未来发展方向。

结果表明，基于循环平稳特征的频谱感知技术具有广泛的应用前景。

关键词：循环平稳特征；频谱感知技术；现状；未来发展1言近些年来，随着智能手机、无线网络和无线传感技术的快速发展，无线电通信频谱资源受到越来越多无线系统的竞争，这种竞争导致无线电频谱的重叠利用，并有可能导致频谱的紊乱和未合理利用。

因此，科学、有效的使用频谱资源，应用频谱感知技术已成为无线电通信领域的研究热点。

频谱感知技术可以用于检测、识别和定位频谱上的所有通信信号，并有效分配频谱资源，从而满足不同无线系统的需求。

基于循环平稳特征的频谱感知技术是一种利用循环平稳特征信号的频谱感知技术，是近些年来最具前景的一种频谱感知技术，因具有高精度、快速识别和低功耗等优势，已被认为是现代频谱感知技术的核心技术，广泛应用于无线电通信、无线广播和时频等众多领域。

本文针对基于循环平稳特征的频谱感知技术进行了全面研究，主要内容包括循环平稳特征的概念、特点及其用于频谱感知的方法，以及基于循环平稳特征的频谱感知技术研究的现状及其未来发展方向。

2环平稳特征2.1念循环平稳特征（cyclostationary feature）是指信号在时变时相平稳的一种平稳性质，是信号的一种次级特性，也可以说它是在时变域中保持相位一致性的一种特性，主要用于采用非时域技术的频谱感知[1]。

循环平稳特征的基本假设是信号有较强的周期性平稳特性，有节律的现象，因此可以用于无线信号的快速识别[2]。

2.2点循环平稳特征具有三个基本特点：空间一致性、时间一致性和时变时相平稳性。

基于循环平稳检测的协作频谱感知孙鹏;杨富程;宋杰;熊伟【摘要】在认知无线电系统中,电磁频谱资源的合理利用与高效管理依赖于电磁频谱信号的感知技术.为提高电磁信号的感知能力,我们通常在高效单节点检测的基础上,采用多点协作感知的方式来提高感知能力.本文提出了一种基于循环平稳检测的集中式协作频谱感知机制,在保证感知能力的基础上有效降低系统的复杂度.通过对仿真结果可以看到,在等增益合并准则条件下,本文提出的基于循环平稳检测的集中式协作频谱感知方法可以得到可靠的频谱感知效果.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P12-14)【关键词】循环平稳检测;协作检测;频谱感知【作者】孙鹏;杨富程;宋杰;熊伟【作者单位】部战区海军参谋部作战勤务保障大队,山东青岛,266000;海军航空工程学院信息融合研究所,山东烟台,264001;海军航空工程学院信息融合研究所,山东烟台,264001;海军航空工程学院信息融合研究所,山东烟台,264001【正文语种】中文0 引言近年来，随着电子技术和通信技术的飞速发展，有限的频谱资源同通信业务需求的不断增大形成了鲜明的矛盾。

而另一方面，大量宝贵的频谱资源处于闲置状态，根据美国联邦通信委员会的研究表明，通信频谱资源的利用率仅为15%-85%[1]，造成了严重的资源浪费。

因此，在这一背景需求下，通过对频谱资源的感知和再分配来提高频谱资源使用率的认知无线电技术应运而生。

简单来说，认知无线电技术是一种智能无线电通信技术，它可以通过连续不断地对外部电磁环境的感知[2]，并对这些感知信息进行分析、处理、判断、融合，进而形成对频段使用情况的判断。

通过有效搜索和利用空闲频段资源而不影响其他用户的使用，从而实现对不可再生资源的再次利用[2-5]。

电磁频谱感知技术是认知无线电技术的根本和前提，是保障高效分配和利用频谱资源的先决条件。

频谱感知技术是指对指定的空域、时域、频域内的频谱使用情况进行分析和感知，必须具有良好的检测性能才能避免用频冲突。

基于循环平稳检测的WCSN频谱感知算法李强【摘要】在无线认知传感器网络中,感知节点采用能量检测法在低信噪比下检测概率较低,而传统循环平稳检测法复杂度过高.为此,采用一种基于频域简化的单循环平稳检测算法,推导算法虚警概率的闭合表达式,建立检测概率与实际信噪比之间的关系式.理论研究与仿真分析表明,该算法复杂度低于循环平稳检测法,与能量检测法持平,可以满足无线认知传感器网络中对频谱感知的性能要求.%Aiming at problem of the low probability of detection in low Signal Noice Rate(SNR) and high computation complex for traditional cyclic spectrum in the node of Wireless Cognitive Sensor Network(WCSN), a frequency-domain simplified single cyclostationary detection algorithm is adopted. A closed expression of false alarm probability is obtained, and the expression of direct relationship between detection probability and SNR in actual wireless environment is found out. Theoretical studies and simulation results show that the complexity of this algorithm is much lower than traditional cyclostationary detection, and as same as energy detection, so the algorithm can meet the performance of spectrum sensing in WCSN.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2012(038)023【总页数】4页(P92-94,100)【关键词】无线认知传感器网络;频谱感知;循环平稳检测;能量检测;复杂度分析【作者】李强【作者单位】重庆大学通信工程学院,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TP3931 概述无陑传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量集信息采集、处理和无陑传输于一体的微型传感器节点组成的无陑自组织网络，在交通管理、医疗卫生、环境监测等领域具有广泛的应用[1]。