比较分析的频谱能量检测和周期平稳特性检测传感技术

R.Gill¹,A.Kansal²

PG学生(WC)、ECE称,塔帕尔大学,邦,印度旁遮普¹
塔帕尔大学助理教授,部门的ECE邦,印度旁遮普²

文摘

认知无线电是无线电频谱有效利用未充分使用的解决方案。有很多技术意义上使用认知无线电频谱匹配滤波器检测、能量检测,基于波形检测,检测周期平稳特性等等。本文比较分析两个流行的技术即能量检测(ED)和周期平稳特性检测(CFD)进行了探讨。分析是进行讨论的理论方面的技术支持的仿真图和阴谋。这一分析表明,两种技术中讨论了CFD给出更好的结果

关键字

认知无线电、能源检测,检测周期平稳特性。

介绍

这些天由于无线通信的发展[1],对各种类型的移动服务的需求增加和更高的数据速率。为了增加数据速率需要更多的频谱.most频谱分配的电视和广播称为初级用户(PU),但它已被观察到70%的频谱没有被充分利用,因为频谱分配给PU一天仍然是特定时间闲散。这个范围可以分配给未经授权的用户称为二级用户(SU)。这可以在认知无线电的帮助下完成。认知无线电[2]执行四个主要操作:光谱识别、光谱检测、光谱光谱跟踪和剥削。光谱识别方法确定光谱洞足够宽的频率以适应带宽的苏。一旦确定了一个频谱机会由二级用户SU时必须检测这样的机会,当他们不存在。光谱跟踪跟踪变化的频谱可用性。一旦苏获得知识的频谱可以访问频谱机会干扰的概率较低。有许多遥感光谱的技术。本文比较分析的两种方法即能量检测,检测周期平稳特性是在下面讨论。

文献调查

在本节中工作,已经完成在过去的几年中认知无线电频谱感知领域的讨论:

1。W。Y李et al。(2005年)提出一个最优感知框架与三种不同的功能。首先,提出了遥感参数优化传感效率最大化。其次,光谱选择和调度算法基于机会能力概念介绍延长最后合作遥感多光谱环境使用。

2。t . Yucek et al。(2009年)审查各个方面和频谱感知的方法。讨论各种挑战与光谱传感及其可能的解决方案如合作传感、外部传感算法和其他替代方案。此外,为了预测PU行为研究了网络流量的统计建模和利用这些模型进行了探讨。

3所示。K.J.R.刘et al。(2011年)研究了频谱感知过程中的错误的影响性能的初级和二级网络的多个访问层和得出结论,使用不同的设计频谱感知和信道访问机制可以底特律初级和二级网络的性能。所以本文联合设计的频谱感知和信道访问机制提出了使用二元假设检验检查结果的可靠性。提出技术达到显著改善聚氨酯和苏网络的吞吐量。

4所示。Maleki et al。(2013年)设计了一个审查截断连续光谱传感技术作为一种节能的方法。设计这种方法,每个传感器的平均能耗最小化检测概率的下界和上界的误警率来控制干扰聚氨酯由于错过检测和网络吞吐量较低的误警率的结果。最后,该方案的性能比较固定样本量审查方案在不同的情况下,它是表明,对于低功耗认知无线电提出技术优于现有技术。

能量检测

能量检测(ED)[3]是最优选择的频谱感知认知无线电(CR)很难获得足够的授权用户波形信息。ED是最合适的选择当CR[4]高斯随机噪声的力量的信息。这种方法背后的基本方法是权力授权用户(主用户)的估计信号。在这种技术、能源所需的传输信号的检测到这发现能量阈值。阈值是一个预定义的值。如果发现能量低于比阈值则假装授权用户不存在和频谱是免费的。相对的,如果检测到能量高于阈值然后假设频谱不是免费的,如图1所示。

块叫能量检测器包括三个主要组成部分,这些都是带通滤波器(带通滤波器),调整设备,和集成商。

带通滤波器是紧随其后的是平方设备测量接收到的能量和一个积分器,决定了接收信号的能量Y r (t)在一段时间内t .输出Y与阈值比较,都是由两个不同的分布假设如下考虑:

为了测量应用技术三个主要的性能参数计算。这些都是:

虚警概率

假警报概率计算能源检测:

对于给定10%概率的假警报,检测的概率是89%在AWGN信道下这意味着小姐的概率是21%,如图3所示:

能量检测器的局限性

1。它不低信噪比条件下表现良好。

2。它需要长时间才能收集数据,以便可靠地检测主用户。

3所示。能源检测措施只有信号容易错误的检测。

4所示。是不可能区分不同初级用户因为能量检测器不能够区分接收的能量源。

周期平稳特性检测

目前使用的大多数信号处理技术使用概率方法拦截信号即他们描述了信号平均正如上面讨论了能量检测的,这样可以减少所需的数据量信号和获取的信息。但大多数通信系统中使用的信号随时间振幅调制、相位调制、频率调制和振幅键控、频移键控等这就要求随机信号建模为cyclotationary[6],统计参数的变化在时间与单个或多个周期的研究。

进行比较

考虑一个信号

如果上述信号的傅里叶系数由以下方程计算非零信号说一阶周期性。

以上信号的傅里叶系数:

在上面的方程中操作的时间平均操作:

这表明,功率谱密度(PSD) x (t)包括两个谱线在f和f。所以信号是cyclostaionary信号如果其傅里叶系数非零及其非线性变换产生的谱线。

CFD的框图所示。输入信号通过一个窗口限制信号的长度。然后乘以复指数说A1和A2。然后N-point快速傅里叶变换(FFT)计算A1和A2和共轭A2。在下一步这两个信号相乘,最后相关,平均完成循环谱[7]作为输出。

图5显示了一个3 d的阴谋策划的三个参数即循环谱、频率和循环频率。情节显示主要用户的存在α= 0,小范围的频率与循环谱值= 0.5(大约)。

为了情节互补ROC曲线CFD[8]虚惊概率和检测概率为:

概率的检测:

周期平稳检测的局限性

CFD是更健壮的不确定程度的噪音,在低信噪比地区提供更好的性能。然而,这种技术都有自己的局限性:

1。较高的计算复杂度。

2。感应时间长

结果

在本节中,能量检测和周期平稳特性检测的比较结果显示之间的互补ROC曲线小姐的概率和概率的假警报不同值的信噪比。

以上情节,黑色虚线代表ED和蓝色虚线代表CFD对信噪比= 1。可以清楚地观察到相同的低价值的信噪比= 1,10 2 f P、m P CFD和ED相比减少了88.57%。此外CFD情节也获得更高的信噪比的值= 1,3,5,可以看出CFD给出更好的结果正如我们提高信噪比

结论

介绍了有效地利用无线频谱的认知无线电利用漏洞出现在光谱。认知无线电系统的最重要的方面是光谱传感和各种传感技术,它使用频谱。本文比较分析讨论了能量检测和Cyclosationary特性检测的优点和缺点。能量检测的优点是它不需要先验知识的信号,但它的缺点是不能使用在低信噪比。Cyclostaionary特征检测可用于低信噪比,但实现起来非常复杂。摘要能量检测方法实现对AWGN信道及其性能是观察到的帮助下ROC曲线而CFD循环谱图得到测量其性能和比较这两种方法互补ROC曲线也显示,这表明CFD是一个更好的技术。在未来改善小波技术检测结果或合作遥感光谱可以用于传感。

数据乍一看


图1	图2	图3

图4	图5	图6

引用

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