边疆地区复杂电磁环境认知无线电的频谱检测及信道估计研究

In allusion to the complex,changeable,sporadic and week commucation signal over the special complicated electromagnetism environment in frontier minorities areas,the project makes use of the cognitive radio in recent years,aiming to obtain the spectrum detection and channel estimation.The following is the main several research:.1.Spectrum detection technology of signal energy,detection probability,theoretical derivation and simulation about detection threshold..2.The detection technology of signal circulation spectrum realizes the estimation of signal parameters,such as frequency,modulation system and the delay..3.The multiuser cooperative detection researchs the commucation protocal,derivates and simulates the detection range、united detection probability、average detection time and some other performance..4.The improved Kalman filter and RLS adaptive filtering algorithm accomplished the timely detection. .5.With the blind、half-blind signal technology 、space-time united detection and channel estimation technology,settling signal detection about unknown statistical characteristics and channel estimation.

本项目利用近年来出现的认知无线电技术，针对云南边疆少数民族地区特殊的复杂电磁环境下通信信号形式复杂多变、出没无常、信号能量微弱等特点，通过以下几个主要方面的研究，以获得信号的频谱检测及信道估计：.1.信号能量的频谱检测技术，检测概率，检测门限的理论推导及仿真。.2.信号循环谱检测技术，实现对信号的某些参数如频率、调制制式。时延等估计。.3.多用户信号协作检测，研究协作检测通信协议，推导及仿真检测范围、联合检测概率、平均检测时间等性能指标。.4.采用改进的卡尔曼滤波与RLS算法自适应滤波实现快速实时检测。.5.利用盲、半盲信号技术及空时联合检测与信道估计技术，解决对未知统计特性的信号的检测及通道信道估计。

摘要：本项目主要针对边疆民族地区复杂电磁环境下的无线电信号，研究认知无线电网络中频谱检测方法及信道估计，重点研究抵御认知无线电网络攻击的信号检测技术。主要研究内容是：1、认知无线电网络信号能量的频谱检测技术。2、认知无线电网络多节点多用户协作信号检测技术。3、认知无线电网络抵抗攻击的信号检测技术。4、LS信道估计及信号子空间实现信号分离。5、非平稳信号的盲提取。重要成果为：1、对边疆地区复杂电磁环境的无线电信号进行采集，获得相关信号处理源，为相关研究提供真实处理数据。2、对单节点及多节点的能量检测算法深入研究，采用信号的P次方检测技术，得出在一些应用场景下，当P不等于2时，检测概率优于P等于2的结论（此为经典的信号能量）。3、除研究经典的高斯信道外，研究了瑞利信道、莱斯信道的相关检测方法情况。4、推导了存在恶意模拟主用户情况下的检测性能上界的理论计算值，提出了协作检测在最大比融合（MRC）准则下的最优加权方案，获得最优加权因子的理论计算值，并进行了大量仿真。5、对三种协作检测协议“AND”、“OR”、“K/N”进行了深入研究。针对恶意模拟主用户网络攻击，引入置信度方法，根据各节点上传至融合中心检测结果与最终的融合判决结果的一致程度，动态自适应更新各节点信任度及协作方法。6、采用信号子空间实现信号分离，提高标签信号的分离度。. 项目研究具有的科学及应用意义是，网络安全已经成为国家战略。认知无线电网络作为网络组成的一部分，安全问题同样面临严峻形势。同时，由于其用途、功能、使用场景等多方面的特殊性，抵御认知无线电网络攻击的检测技术，自然成为网络安全的基础和前提。项目研究成果已经展现了方法的有效性。面向应用上，初步考虑将对这些算法作进一步的改进，在通用软件无线电平台（USRP）上实现，从而在应用上跨进一步。