认知无线电中频谱感知技术研究 Matlab仿真 免费分解

毕业设计（论文）题目：认知无线电中频谱感知技术研究专业：

学生姓名：

班级学号：

指导教师：

指导单位：

20分太坑爹了。老子放个免费的

日期：年月日至年月日

摘要

无线业务的持续增长带来频谱需求的不断增加，无线通信的发展面临着前所未有的挑战。无线电频谱资源一般是由政府统一授权分配使用，这种固定分配频谱的管理方式常常会出现频谱资源分配不均，甚至浪费的情形，这与日益严重的频谱短缺问题相互矛盾。认知无线电技术作为一种智能频谱共享技术有效的缓解了这一矛盾。它通过感知时域、频域和空域等频谱环境，自动搜寻已授权频段的空闲频谱并合理利用，达到提高现有频谱利用率的目的。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。

本文首先介绍了认知无线电的基本概念，对认知无线电在 WRAN 系统、UWB 系统及 WLAN 系统等领域的应用分别进行了讨论。在此基础上，针对实现认知无线电的关键技术从理论上进行了探索，分析了影响认知网络正常工作的相关因素及认知网络对授权用户正常工作所形成的干扰。从理论上推导了在实现认知无线电系统所必须面对的弱信号低噪声比恶劣环境下，信号检测的相关方法和技术，并进行了数字滤波器的算法分析，指出了窗函数的选择原则。接着详细讨论了频谱检测技术中基于发射机检测的三种方法：匹配滤波器检测法、能量检测法和循环平稳特性检测法。为了检验其正确性，借助 Matlab 工具，在Matlab 平台下对能量检测和循环特性检测法进行了建模仿真，比较分析了这两种方法的检测性能。研究结果表明：在低信噪比的情况下，能量检测法检测正确率较低，检测性能远不如循环特征检测。

其次还详细的分析认知无线电的国内外研究现状及关键技术。详细阐述了频谱感知技术的研究现状和概念，并指出了目前频谱感知研究工作中受到关注的一些主要问题，围绕这些问题进行了深入研究。

关键词：感知无线电；频谱感知；匹配滤波器感知；能量感知；合作式感知；

ABSTRACT

The development of the wireless business results in increasing needs of the frequency. Wireless communication is facing a challenge. Radio resource is distributed by the government, which generally rises inequality and waste of Radio resource. So，there is a contradiction between the waste and the shortage of Radio resource. The cognitive radio, a technology of intelligent spectrum sharing, effectively bridges the contradiction. Based on the perception of time domain, frequency domain and airspace，automatic discovery and reasonably use of free spectrum among distributed spectrum，the cognitive radio improves the utilization ratio in the existing frequency. Spectrum sensing is one of the sky technologies in the cognitive radio.

Based on the introduction of Cognitive Radio(CR) and the discussion of applications of CR in WRAN, UWB and WLAN, the key technologies of achieving CR were researched in theory and the factors controlling cognitive network and the interferences raised by cognitive network in normal working of authorized user were analyzed. The related method and technology of signal detection was theoretically derived in the severe environment of weak signal and low signal to noise ratio that is must facing to achieve CR. With the algorithm analysis of digital filter, the selection principle of windows function was proposed. Three spectrum detection methods namely matching filter detection way, energy detection way and cycle property detection way, were investigation in great detail. For testing and verifying the correction of above results, the detailed modeling and simulation of energy detection and cycle property detection were completed with Matlab and the performances of that two detections were also compared. The results show that the energy detection way , in the low SNR , is low and the property of that is very poorer than the cycle property detection. And this paper suggested that improvement of algorithm of window function can promote the performance of cycle detection algorithm.

Secondly, detailed analysis of the cognitive radio is also and the key technology research status.Elaborated on spectrum the sensing techniques and concepts Research,then points out the research work in the spectrum sensing some of the main issues of concern,around these issues in depth study also.

Key Words：Cognitive Radio；Spectrum Sensing；Matched filter Sensing；Energy Sensing；Cooperative Sensing；

目录

第一章绪论 (1)

1.1认知无线电的研究背景及意义 (1)

1.2认知无线电技术的国内外发展现状 (1)

1.2.1国际上和我国认知无线电技术的研究情况 (1)

1.3全文的主要结构和研究内容 (6)

第二章认知无线电技术 (8)

2.1频谱感知技术 (8)

2.2频谱分配技术 (9)

2.3功率控制技术 (10)

2.4认知无线电技术的应用 (11)

2.4.1认知无线电在WRAN中的应用 (11)

2.4.2认知无线电在UWB系统中的应用 (11)

2.4.3认知无线电在WLAN中的应用 (12)

2.5本章小结 (12)

第三章认知无线电频谱感知技术 (14)

3.1频谱感知技术系统模型 (17)

3.2单节点频谱感知技术 (18)

3.2.1匹配滤波器感知 (18)

3.2.2能量感知 (20)

3.2.3循环平稳感知 (23)

3.2.4单节点频谱感知的局限性 (26)

3.3合作式频谱感知技术 (28)

3.3.1合作式频谱感知的概念 (28)

3.4合作式频谱感知的关键技术 (30)

3.4.1“与”准则 (30)

3.4.2“或”准则 (31)

3.4.3“K秩”法 (32)

3.5基于干扰温度的感知技术 (33)

3.6本章小结 (35)

第四章实验仿真 (37)

4.1实验仿真环境 (37)

4.2能量检测仿真与结果 (37)

4.3匹配滤波器检测仿真与结果 (38)

4.4合作式检测仿真与结果 (39)

4.5本章小结 (41)

第五章结束语 (43)

5.1论文总结 (43)

5.2未来研究展望 (44)

致谢.................................. 错误！未定义书签。参考文献 (46)

附录 (48)

第一章绪论

1.1认知无线电的研究背景及意义

随着信息时代的到来，无线频谱已成为现代社会不可或缺的宝贵资源。它目前主要由国家统一分配授权使用，一个频段一般只能供一个无线通信系统独立使用，这种静态的无线频谱管理方式，简单而有效的避免了不同无线通信系统间的相互干扰。但是在这些已分配的授权频段与非授权频段中存在着频谱资源利用的不平衡性：一方面，授权频段占用了整个频谱资源的很大一部分，但其中不少频段处于空闲状态；另一方面，开放使用的非授权频段占整个频谱资源的很少一部分，但在该频段上的用户很多，业务量也很大，无线电频段已基本趋于饱和。于是在无线和移动通信迅速发展的今天，频谱资源贫乏的问题也显得日益严重。因此，寻求一种更有效的频谱管理方式，充分利用各地区、各时间段的空闲频段，缓解不断增长的频谱的需求矛盾，成为人们关注的问题。

为了解决上述问题，基本思路就是尽量提高现有已分配频谱的利用率。于是，认知无线电的概念应运而生。其基本思想是：具有认知功能的无线通信设备可以按照某种“伺机（Opportunistic Way）”的方式接入授权的频段内，并动态地利用频谱。这种在空域、时域和频域中出现的未被利用的频谱资源被称为“频谱空穴”。认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现“频谱空穴”并合理利用这些频谱空穴的能力。

认知无线电（CR，Cognitive Radio）技术的兴起和发展为解决无线频谱资源紧缺的问题提供了全新的途径。它通过允许认知用户自适应地感知授权频段在时间和空间上的频谱空穴，机会式地利用空穴进行信号传输，达到提高频谱的利用率的目的。CR还使得无线通信系统可不经授权地使用传输特性更好、带宽更宽的频段，有利于平衡通信的成本和性能；同时，宽带无线通信系统通常所具有大动态范围的业务流量特性，正适合于在较宽的动态可用频段内进行机会式传输。因此，引入认知机制不仅是提高未来无线通信系统频谱利用问题的有效途径，也是技术和应用上的迫切需求。

1.2认知无线电技术的国内外发展现状

1.2.1国际上和我国认知无线电技术的研究情况

在认知无线电的发展过程中，对于认知无线电的定义和其功能的认识存在

不同的观点。其中具有代表性的是Mitola、 SimonHaykin及美国联邦通信委员会FCC的观点，多种观点各有偏重，相互补充。

根据国内外的研究情况，一般来说，认知无线电频谱感知技术可以分为基于发射机的检测、合作(协作)检测、基于干扰的检测和基于接收机的检测这几大类。当然，在实际的感知算法中，为了提高检测性能，各种方法会有所融合。

从2000年Joseph MiOtla提出了认知无线电(CR,Cogntive Radio)的概念，短短6年，认知无线电技术受到了许多工业组织，大学，研究中心，企业的支持和推进，他们认为CR技术是继软件定义无线电(SDR)技术后的另一个大事件。许多著名研究机构和大学的研究中心都开始了对认知无线电理论、实现方式和实际应用的研究;各标准化组织和行业联盟也纷纷开展相关的研究，并且开始着手制定认知无线电的标准和协议。

著名通信理论专家Simon Hakin在2005年2月JSACinCommunications上发表了关于认知无线电的综述性文章“Cognitive Radio:Brain-Empowered Wireless Communications”，开始了国际性的认知无线电技术研究。随后Berkeley、Virginia、Stevens等大学研究所和软件无线电论坛等研究组织纷纷展开研究，Rutgers大学Winlab实验室还进行了认知无线电平台的开发。目前，国外大学和一些科研机构也开始投入认知无线电技术的研究当中。其中具有代表性的是：

(a)由美国国防高级研究计划署(DARPA)资助的下一代无线通信(XG)项目，主要研究系统方法和关键技术，以实现基于认知无线电技术的动态频谱应用；

(b)维吉尼亚无线通信技术中心主要关注基于遗传算法的认知模型的研究及认知无线电节点引擎实验床的研发；

(c)英国的移动电信技术虚拟中心开始转向认知无线电的研究中，其多模终端研究小组与布里斯托尔大学通信系统研究中心开始联手进行自适应射频技术的研究；

(d)欧洲通信协会资助的DRiVE、OverDRiVE和TRUST项目主要关注在混合的多无线电网络中频谱的动态分配和流最控制，该协会同时资助的端到端重配置网络研究(E2R)项目主要研究如何通过端到端重配置网络和软件无线电技术将未来不同类型的无线网络融合起来，对基于认知无线电应用的市场模型、认知无线电网络的定价策略和计费策略也进行了初步研究；

(e)此外，美国加州大学伯克利分校、荷兰的代尔夫特大学、德国柏林技术学院等也有关于认知无线电方面的研究。

认知无线电技术的实现需要频谱管理政策的支持。近几年一些频谱政策管制部门，如美国联邦通信委员会(FCC)、英国通信办公室(Ofcom)对该技术给予了积极的支持。2002年12月，FCC指出非授权设备应具备能够识别未占用频段

的能力；2003年11月，FCC提出新的量化和管理干扰的指标值—干扰温度的概念。以扩展在移动和卫星频段的非授权操作；同年12月FCC成立了认知无线电工作组，明确表示支持认知无线电技术并修正了美国的《电波法》；2004年5月FCC建议非授权无线电可在TV广播频段内操作。与此同时Ofcom也将认知无线电引入其近期的频谱框架概述报告书中。

近两年国际上召开了两个重要的有关认知无线电技术和动态信道分配的会议：2004年10月份在Washington召开的“Cognitive Radios Conference”，和2005年11月份召开的动态频谱接入(DySPAN)会议。前者的主要议题为：对于认知无线电的频谱政策—军事和商业要求，从软件定义的无线电发展到认知无线电，用于研发自适应频谱管理的工具和技术：智能天线、传感器和接收机，自适应调制和波形技术等；动态频谱接入(DySPAN)会议的主要议题是基于认知无线电的动态频谱分配和接入技术，会议发表了80多篇文章。

美国国防高级研究计划局(DARPA)己经率先进行了如何更有效地利用频谱资源的问题的研究。XG计划正在开发允许多用户共享使用频率的技术。

XG计划的研究目标是:

（1）开发实现灵活频谱分配的技术:检测并描述RF环境:辨认未使用频谱(“机会”)；分配并开发“机会”。

（2）开发基于软件的实现灵活政策的政策机制:定义抽象的行为，例如:“信道可以在t秒内腾出来”；所有的行为都必须是可描述的，设备的每一个操作模式都是对应着一条特定的策略；于软件，即策略约束可以通过下载软件来实现。

经过第一阶段和第二阶段的研究，XG计划取得了以下成果:收集并分析了多种情况下的RF环境;开发了体积小、高性能的传感器；开发了策略语言和无线电接口定义；设计了三种可行性方案以实现干扰避免、网络操作和集合。

目前进行的第三阶段的研究有:在原有电台上运用XG技术，集成无线电台、自适应算法、传感器部件、策略控制和无线电软件；继续开发关键的策略控制技术；进行更多的现场演示。

2

E R是欧洲委员会第六框架项目的一个综合性项目，是“3G以后无线移动系统和平台”的战略目标的核心项目。

2

E R系统可为多种空中接口、协议和应用提供通用的平台和相关的工作环境，通过基于认知算法的可升级和可重配置的架构来优化资源利用；同时可重配置性可以灵活地修改相关设备的软件设置，提高网络和设备的性能。

2

E R系统要求实现12个系统功能:服务级协议，安全，干扰，下载，设备重配置，重配置管理，服务适应，垂直移交，服务供应，系统监测，动态资源

管理，频谱转移。目前2E R项目正处于第二阶段，22

E R于2006年1月1日启动。

BWRC是由产业公司、加利福尼亚大学伯克利分校的电子工程和计算机科学系的师生，以及吉规模系统研究中心的研究人员三方合作的研究团体，致力于研究低功耗高度集成CMOS的实现和先进的通信算法。

BWRC对认知无线电的研究致力于制定认知无线电策略和与开发相关的技术议题。具体的研究有以下几个方面:认知无线电的物理层，认知无线电的多用户，认知无线电的试验平台，认知无线电的MAC设计，认知无线电规则。

研究中心正在开发一个认知无线电测试平台，在物理层和数据链路层实现了六个系统功能和两个控制信道。六个系统功能分别为物理层的频谱检测、信道估计、数据发射，数据链路层的群管理、链路管理，MAC (介质接入控制)；两个控制信道分别是用于群管理的全局控制信道(UCC)以及特定群内用户使用的群控制信道(GCC)。

WINLAB1989年成立于新泽西州的大学，属于工业大学合作的研究中心，主要致力于无线技术的研究，特别是下一代无线技术的研究。

WINLAB在认知无线电领域的研究项目有“开放频率使用的认知无线电”和“认知无线电平台”。

开放频率使用的认知无线电项目启动于2004年秋，与朗讯科技合作，用认知无线电算法和架构研究无线频率开放的使用。主要研究议题包括:共享频率链接的调度算法、定价、频谱仲裁和干扰避免机制。

认知无线电平台于2004年9月启动，WINLAB与贝尔实验室，朗讯科技和乔治亚工学院合作的认知无线电硬件平台项目，目标是开发一个以网络为中心的认知无线电平台，包含一个三频段灵活RF前端，快速频谱扫描，灵活多带宽的OFDM调制的软体无线电台，协议处理的分组引擎，处理频谱政策和频谱控制的嵌入式CPU。

CWT是一个学科间交叉的研究中心，由维吉尼亚工学院的五个学院的师生组成。致力于在无线网络和相关系统、部件上进行多学科间的创新。

CTW在认知无线电方面主要有两个项目:美国国家科学基金的“无线网络的实现技术—TV认知引擎”，主要开发并测试一个使用认知无线电技术的系统原型，在未使用的TV频道中进行类似于VHF的未许可操作，研究合法无线电和认知无线电相互协作的网络行为;美国国家司法协会的“全球协作的公共安全认知无线电的原型”，主要建立认知无线电模型，识别三个通用的互不兼容的公共安全波形标准，并且相互协作。

TV正在计划构建一个大型的认知无线电网络(超过1000个节点)，现在正处于初步计划阶段。下面主要介绍ITU、软件无线电论坛和IEEE相关工作的进

展。

ITU关于认知无线电的研究工作目前仍隶属于ITU-R 8A工作组中的软件无线电研究课题。因为软件无线电不足以涵盖认知无线电的所有范畴，所以ITU-R 于2006年3月提出一项新的建议将认知无线电单独作为一个研究课题进行研究这说明ITU已经充分认识到认知无线电技术在未来通信发展中的重要意义。

2003年8月，软件无线电论坛就开始探讨放松当前严格的频谱划分政策的可能性，研究通过开发新的智能无线电设备从而提高频谱利用效率。该论坛于2004年10月成立了认知无线电工作组，专门开展有关认知无线电技术研究。鉴于软件无线电论坛的特殊任务，该工作组主要致力于开展认知无线电平台的分析和多模式调整功能的研究。

IEEE于2004年11月正式成立IEEE802.2工作组- 无线区域网络，这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。系统将分配给电视广播的VHF/UHF频带的频率用作宽带访问线路，以支持未许可的认知无线电设备使用未占用的TV频带。WRAN设备的关键是无需频率许可，与电视等已有的主要用户共存。当主要用户工作时，WRAN不占用相应频段;当检测到某些频段没有被主要用户使用时，WRAN设备可以自动使用这些频率资源; WRAN设备在工作期间发现主要用户在相同频段开始工作时，将迅速退让出相应频段。

IEEE802.2将要制定的是无线通信的PHY层与入L人C层规格，数据通信频率为Mbit/秒--数十Mbit/秒。802.2 标准工作组于2005年9月完成了对WRAN 的功能需求和信道模型文档，2006年开始对各个公司提交的提案进行审议和合并，并于2006年3月形成了最终的合并提案作为编写标准的基础，计划207年下半年完成标准化作业，预计2008年最终的标准将会被批准。

WIMAX由于缺乏可用频段，专门成立了致力于解决共存问题的802.16h 工作组，可以使WIMAX适用于UHF下电视频段，利用认知无线电技术使802.16 系列标准可以在许可频段获得应用。

802 .2和802.16h都只是认知无线电的简单应用，为了进一步研究认知无线电IEEE于2005年成立了正EE1900标准组，进行与下一代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。该工作组对于认知无线电技术的发展和与其它无线通信系统的协调与共存有着极其重要的意义。

认知用户相比主要用户具有更低的频谱接入优先权。为不对主要用户造成有害干扰，认知用户需能够独立地检测出空闲频谱及主要用户的出现。这就要求认知用户能够实时地连续侦听频谱，以提高检测的可靠性。为对主要用户不造成有害干扰，可靠检测概率要求达到99.9%。

早期的检测方法有采用导频信号和周期平稳过程特征检测等，但检测性能会随着多径和阴影衰落引起的接收信号强度的减弱而降低，另外检测能力本身

也有一定的限制Iln，因此为实现可靠检测需要探索新的方法。目前的仿真和分析表明，采用合作分集的方法可达到上述的可靠检测概率要求。合作侦听允许多个认知用户之间相互交换侦听信息，这可显著提高频谱的侦听和检测能力。Canesan等人提出在多用户单载波和多用户多载波情况下，集中式CR网络通过引入放大中继合作分集协议，可减少检测时间，从而提高网络的灵活性。考虑到实际网络中中继节点发送功率有限的情况，Canesan等人又进一步对分布式CR网络分集增益的提高进行了分析。但恻门的研究均假设主要用户的位置已知。当主要用户的位置未知时，Wild等人提出采用本振泄露检测方澎期，通过检测主要用户接收机射频前端发射的本振泄露功率，可准确定位主要用户。

此外，最新的研究表明采用物理层和MAC层联合侦听的跨层设计方法可极大地提高频谱侦听能力。这种方法通过增强无线射频前端灵敏度，同时利用数字信号处理设备在工作期间发现主要用户在相同频段开始工作时，将迅速退让出相应频段。

近几年，国内研究机构也开始关注和跟踪该技术，包括电子科技大学、清华大学、香港科技大学及西安交通大学等。国家863计划基金在2005年首次支持了认知无线电关键技术的研究。目前的研究课题主要集中于认知无线电系统中的合作及跨层设计技术、空间信号检测和分析及QoS保证机制等。

在频谱政策、标准化组织及国内外研究机构的推动下，认知无线电技术的研究取得初步进展。

1.3全文的主要结构和研究内容

本文在介绍了认知无线电的概念和三个关键技术基础之上，对几种无线电频谱感知技术分别进行了讨论。主要从单节点和合作式的角度来认知无线电的频谱感知技术，提出了当前领域内的几种频谱检测方法和算法。针对认知无线电频谱感知的单节点感知进行了详细的分析，并阐述了在频谱感知中具有重要作用的匹配滤波器感知和能量感知的原理以及合作式频谱感知技术的关键技术和算法。最后在Matlab平台下针对不同信噪比的调制信号进行具体的建模仿真，并对合作式协作感知的不同融合准则并对其进行性能分析。

主要研究工作有：

（1）第1章介绍了无线电的背景和意义，认知无线电技术在国内外的发展现状。

（2）第2章讨论了认知无线电的基本技术和无线电技术在多方面的应用。

（3）第3章总结了当前领域内的频谱感知方法，并对主要的几种方法进行了研究分析。对基于发射机感知的三种频谱感知方法：匹配滤波器感知法、能

量感知法和合作式感知法作了详细的讨论。

（4）第4章主要是在Matlab环境下进行了频谱感知算法的仿真，并对单节点频谱感知法和合作式频谱感知法这两种方法进行感知性能的比较。

（5）第5章总结全文，并对频谱感知技术的进一步研究进行了展望。

第二章认知无线电技术

认知无线电技术能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时自适应的改变系统工作参数，动态的检测和有效的利用空闲频谱。下面对认知无线电的关键技术作简要介绍。

2.1频谱感知技术

实现认知无线电的第一步就是要感知到无线环境中存在的频谱空洞，只有找到了这些频谱空洞才能谈如何有效的利用它们以提高频谱利用率。因此频谱感知技术是实现认知无线电的一个重要基础，也是核心技术之一。

频谱感知的目的是发现在时域、频域、空域上的频谱空穴，以便供认知用户以机会方式利用频谱。认知用户是指未经授权使用只有授权用户才能使用的频谱的用户，主用户则是获得授权使用频谱的用户。为了不对主用户造成干扰，认知用户在利用频谱空穴进行通信的过程中，需要能够快速感知主用户的再次出现，及时进行频谱切换，腾出信道给主用户使用，或者继续使用原来频段，但需要通过调整传输功率或者改变调制方式来避免对主用户的干扰。这就需要认知无线电系统具有频谱检测功能，能够实时地连续侦听频谱，以提高检测的可靠性。频谱感知主要是物理层的技术，是频谱管理、频谱共享和频谱移动性管理的基础。

就目前来看，人们在这方面取得了很大的进展，各种感知方法层出不穷。单用户感知是最早提出的一类检测方法，它设计复杂度低，采用技术成熟，易于实现。但其性能会随着无线环境中多径和阴影衰落引起的接收信号强度的减弱而降低，另外，检测能力本身也有一定的限制。这样，就出现了合作式的频谱感知方法，它通过综合多个认知用户的感知信息来提高频谱的感知能力，避免“隐蔽终端”的问题，而且可以减少检测时间，从而提高网络的灵活性。最新研究还表明采用物理层和MAC层联合感知的跨层设计方法可极大地提高频谱感知能力。这种方法通过增强无线射频前端灵敏度，同时利用数字信号处理增益及用户间的合作来提高感知能力，正越来越受到人们的关注。另外，美国联邦通信委员会提出了一个新概念--干扰温度。基于这个概念又衍生出了基于干扰温度的感知方法。干扰温度是认知用户在感知频带内已有通信的基础上预测自己的传输将对主用户产生的干扰。只要认知用户造成的干扰温度不超过干扰温度限，感知用户通过调整自己的参数(如发射功率、调制方式等)就可以使用这个频段中的空洞。

一般来说，认知无线电频谱检测技术可以分为基于发射机的检测、合作检测和基于接收机的检测这几大类，如图2-1所示。当然，在实际的感知算法中，为了提高检测性能，各种方法会有所融合。

发射机检测又称为非合作检测，它主要有匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳过程特征检测这三种方法。匹配滤波器检测的结构简单，可以达到很高的检测概率，但是需要授权用户信号为确知信号，因此这种检测方式有很大的局限性；能量检测实现相对比较简单，只需测量频域或时域上一段观测空间内接收信号的总能量来判决是否有授权用户出现，是目前应用较广的一种频谱检测方法，但不适合低信噪比情况；循环平稳过程特性检测可以提取出调制信号的特有特征，如正弦载波、符号速率以及调制类型等。这些特性均通过分析频谱相关性函数来检测，它可以从调制信号功率中区别噪声能量。这种方法不仅在低信噪比条件下具有很好的检测性能，而且具有信号识别能力，只是运算复杂度较高。

图2-1频谱感知技术的分类

根据目前的仿真和分析，采用合作检测的方法可达到高的检测概率。合作侦听允许多个认知用户之间相互交换侦听信息，来提高频谱的侦听和检测能力。合作检测可以采用集中式和分布式的两种方式进行。集中式是指各个感知节点将本地感知结果送到基站或接入点统一进行数据融合，做出决策；分布式则是指多个节点间相互交换感知信息，各个节点独自决策。

基于发射机检测包括基于干扰温度的检测和本振泄露检测两种。

2.2频谱分配技术

认知无线电系统采用动态频谱分配（DSA ，Dynamic Spectrum Allocation ）方案。DSA 能够在不影响主用户正常工作的情况下，实现认知用户对频谱空穴的接入，从而提高频谱的利用率。目前认知无线电技术的DSA 研究主要是基于频谱池（Spectrum Pooling ）这一策略，其基本思想是将一部分分配给不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池，并将整个频谱池划分为若干个子信道。非

频谱检测

合作检测 发射机检测 基于接收机检测

匹配滤波器检测 能量检测 循环平稳过程特

征检测

授权用户可临时占用频谱池里空闲的信道。基于频谱池策略的DSA主要目的是信道利用率的最大化和用户接入的公平性，DSA可协调和管理授权用户与非授权用户之间的信道接入。

根据分配行为的不同，频谱分配技术可以分为合作式和非合作式两大类。合作式频谱分配考虑各认知用户行为对其他用户的影响；非合作式则只考虑自己的行为。为规定用户之间选择频谱的协商机制，Mitola提出了标准的无线礼仪协议的初始框架，规定了主用户和认知用户之间选择频谱的协商机制，主要包括租用频谱协议、补偿协议、频谱使用优先级协议等。Nie等人基于博弈论的扩展应用，分别分析了合作用户和非合作用户情况下系统的性能，指出基于合作的DSA可以提高全网的性能。Peng和Zheng等人提出了一种基于标签的机制，可以识别用户的优先级，得到50%的性能改善。Cao等人在此基础上提出了本地讨价还价（Local Bargaining）算法，采用公平的业务保证机制，提高频谱利用率，同时降低了系统的复杂性。在文献中提出了一种基于规则的频谱分配方案，其思路是用户通过观察本地干扰码型，依据预先设定的适用于不同场景的规则独立决策选择信道，从而使性能复杂度和通信成本得到折中。这个方案会使系统的性能有轻微的下降，但是通信中的过载现象明显减少。

根据分配架构的不同，频谱分配技术可以分为集中式和分布式两大类。集中式算法由集中单元控制频谱分配和接入的过程，计算复杂度高；分布式算法中每个认知用户都参与频谱分配决策，多采用启发式分配方法，收敛法是其中一项很重要的性能指标，它主要体现了算法对系统变化的适应能力。

2.3功率控制技术

在认知无线电通信系统中功率控制的实现以分布式进行，以扩大系统的工作范围，提高接收机性能，而每个用户的发射功率是造成其他用户干扰的主要原因，因此功率控制是认知无线电系统的关键技术之一。在多址接入的CR信道环境中，主要采用协作机制方法，包括规则及协议和协作的Ad-hoc网络这两方面的内容。多用户的CR系统中的协作工作以及基于先进的频谱管理功能，可以提高系统的工作性能，并支持更多的用户接入。但是这种系统中除了协作，还存在竞争。在给定的网络资源限制下，允许其他用户同时工作。因此在这样的系统中发送功率控制必须考虑以下两种限制，即给定的干扰温度和可用频谱空穴数量。目前解决功率控制这一难题主要技术是对策论和信息论。

多用户CR系统的功率控制可以看成一个对策论的问题，对策论是研究决策主体行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题，它可划分为合作对策和非合作对策。如果不考虑非合作对策，看成完全的合作对策，这样功

率控制则简化成一个最优控制问题。当这种完全的合作在多用户系统中是不可能实现的，因为每个用户都试图最大化自己的功率，使用功率控制被归结为一个非合作对策。目前主流技术是用Markov对策进行分析，Markov对策是将多步对策看作是一个随记过程，并将传统的Markov对策扩展到多个参与者的分布式决策过程。多用户CR系统的功率控制问题就可以看成是Markov对策进行分析解决。

实现功率控制的另一种方法是基于信息论的迭代注水法，其基本思想是把系统的信道看作是若干个平行的独立子信道的集合，各个子信道的增益则由其对应的奇异值来决定。使用了该算法后，发送端会在增益较多的子信道上分配更多的能量，而在衰减比较厉害的子信道上分配较少的能量，甚至不分配能量，从而在整体上充分利用现有的资源，达到传输容量的最大化。

2.4认知无线电技术的应用

2.4.1认知无线电在WRAN中的应用

2004年IEEE802.22工作组成立，其别称为无线区域网络（WRAN），利用CR 技术将分配给电视广播的VHF/UHF频带作为宽带访问线路。IEEE802.22规定了点到多点（通常指一个基站到多个认知用户）的无线空中接口。IEEE802.22结构采用集中式网络控制结构，其中有一个功能相当于基站的控制中心，它负责收集频谱感知信息，分析频谱使用状况，处理认知用户申请和归还频谱的要求，每个认知用户向控制中心数据库报告其位置、功率水平、调制方式和其他重要信息，由控制中心负责给认知用户分配空闲频谱。当电视用户需要使用频谱时，控制中心立刻从数据库中选出其他空频谱通知认知用户进行切换，同时更新数据库的内容。

以认知无线电技术为基础的IEEE802.22空中接口最重要的特性就是灵活性和自适应性。对于物理层的要求是要保持低复杂性的同时提供很高的性能：基站能够根据接收到的信息，动态地调整编码和调制方式；另外为对电视广播业务不造成干扰，还要求发射功率控制的动态范围至少为30dB。与别的IEEE 标准相比较，IEEE802.22空中接口的共存问题也很关键，如侦听门限、响应时间等多种机制还需做大量的研究。

2.4.2认知无线电在UWB系统中的应用

超宽带（UWB，Ultra Wideband）无线技术和系统是与认知无线电应用前景

紧密相关的一项技术，它被认为是当今多媒体宽带无线通信中最有前途的候选方案。最初将认知无线电技术应用于UWB系统中就是认知超宽带无线电技术（CUWB）的提出，是为了能够实现在直序列超宽带（DS-UWB，Direct-Sequence UWB）和多频带正交频分复用（MB-OFDM，Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing）两种UWB标准的互通。CUWB是结合认知无线电和超宽带技术的主要优点来联合设计研究的一种智能无线系统，是一种基于频谱感知的具有自适应辐射掩膜（或发射功率谱密度）和灵活波形的新型超宽带系统。

由于UWB系统与传统窄带系统之间存在着不可避免的干扰，将CR技术与UWB技术相结合来解决干扰问题也成为近几年的研究热点。UWB无线技术具有高通信容量、抗多径衰落、灵活抗干扰能力、精确的测距和定位等优点，而CR技术是通过智能频谱管理来解决频谱资源短缺的最有效的方法。两者相结合，一方面能针对功率、距离和所要求的数据率进行频谱优化，解决UWB的共存问题；另一方面，UWB技术能帮助解决CR实现上遇到的诸如复杂射频前端设计等难题。基于CR思想的UWB无线技术的发展能大大的促进智能网络和设备的发展，形成真正普及和以用户问中心的无线通信世界，具有重大的理论和实际意义。

2.4.3认知无线电在WLAN中的应用

以IEEE802.11标准为基础的无线技术已成为目前无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Network）主流。WLAN设备大多工作在免授权频段，随着无线局域网的普及，免授权频段的通信业务将非常繁忙，几乎达到饱和状态，这样的工作频段已无法满足新的业务要求，采用CR技术就可以解决WLAN频段拥挤造成的可用频谱资源不多的问题。

现有的无线局域网标准中，IEEE802.11系列标准被广泛的应用。然而如IEEE802.11a无线局域网标准所使用的5GHz频段中还存在着其他的设备，如雷达，要保证无线局域网的工作频段不受这类设备的干扰是非常困难的。于是IEEE802.11工作组制定发布了IEEE802.11h标准。从CR的角度看来，IEEE802.11h无线局域网标准可以认为是CR技术在无线局域网中的初步应用。

认知无线电技术在WLAN中的另一个应用是Atheros公司推出的基于SuperG 技术的无线局域网技术。该技术中加入了自动检测周围其他无线局域网的功能，可以根据检测到的邻近无线局域网用户情况自适应地调整信道占用方式，最大限度提高系统传输速率。

2.5本章小结

本章在介绍了认知无线电的概念和三个关键技术基础之上，对认知无线电

在几个领域中的应用分别进行了讨论。本章同时介绍了无线电在WRAN中，在UWB系统和在WLAN中的应用。其中，主要说明了无线电中的频谱感知技术，并对频谱感知技术做了较为详细的介绍。当然频谱感知技术也是本文所研究的一个重点技术，所以，在下面的章节里将会对频谱感知技术做更为详细的讲解和其在无线电研究领域中的重要地位。

第三章认知无线电频谱感知技术

频谱感知是认知无线电系统的基本功能，是实现频谱管理、频谱共享等一系列认知无线电功能的前提。简单说来，频谱感知的任务就是查找“频谱空洞”，它包括两方面的内容:一方面是感知感兴趣的频段是否存在授权用户信号，并判断该频段是否处于空闲状态，也即频谱空洞，从而决定是否可使用该频段;另一方面，由于认知无线电的一个基本前提是对授权用户不造成严重干扰，因此认知用户在使用该频谱空洞的过程中，还要持续的监听授权用户是否再次出现，一旦出现要采取相应措施。可以看出，在不对主用户造成干扰的前提下为了最大程度的提高频谱利用率，频谱感知需要满足快速、准确的要求。

为了提高频谱资源的利用率，实现频谱的协商或机会共享，认知无线电用户又被称为次级用户(Secondary User)必须在开始其通信过程之前获得可靠的频谱资源使用状况(Septum use patter)，就是在特定的地理区域及特定的时间段内，那些受关注频带的占用情况。文献将获得频谱资源使用状况的方式分为主动方式和被动方式。被动方式是次级用户通过次级通信系统以外的通信系统而获得的频谱资源使用状况。在被动方式中，授权用户又被称为主用户(Primary User)与次级用户进行协商，由主用户发布其频谱的使用情况。主用户可以通过信标方式、数据库方式、或者服务器方式来向次级用户通告其频谱的使用情况，次级用户利用这些信息则能够保证在不对主用户的通信造成干扰的前提下，提高频谱资源的利用率。

然而被动方式获取频谱资源使用状况，需要主用户系统与次级用户系统传递大量的控制信息，这就额外地增加了频谱资源的消耗，此外这种方式还必须要求对现有的主用户通信系统及通信规范进行修改。这些原因使得目前的研究方向主要集中在主动获取频谱资源使用状况的方式上。与被动方式不同，主动方式是次级用户在其通信系统内部，通过其自身的频谱感知功能而获得频谱资源使用状况的方式。本章主要讨论以主动方式获取频谱资源使用状况的频谱感知的几种实现方法，并对其优缺点加以分析和对比。

认知用户在使用频谱时具有较低的优先级，这决定了授权用户在任何授权信道的随时出现都要迫使认知用户不得不中止该信道的工作，切换到新的频段或者调整传输方式以不影响授权用户的通信。因此认知用户必须以较高的灵敏度连续检测特定地域授权用户的存在状况，获得当前频率使用情况。所以说，频谱感知技术在认知无线电中具有基础地位，是认知无线电系统的基本功能，是实现频谱管理、频谱共享的前提。

认知用户在时域、频域和空域对分配给授权用户的频段不断地进行频谱检

测，检测这些频段内的授权用户是否正在工作，从而得到频谱使用的情况。如果该段频谱没有被授权用户使用，那么这段频谱称为“频谱空穴”。

频谱感知的本质是认知用户通过对接收信号进行检测来判断某信道是否存在授权用户。这里的信道是指广义信道，可代表时隙、频率、码字等。它与信号解调不同，不是必须恢复原来的信号波形，而只需判断授权用户信号的有无。在认知无线电网络中，由于授权用户信号类型和信道传播特性的多样性、以及授权用户所能承受干扰级别的不同，对频谱检测的性能要求更高，加大了频谱检测的技术复杂度。

频谱感知的目的就是发现频谱空穴，在利用频谱空穴通信的同时不对授权用户的使用造成有害干扰。为不对授权用户造成有害干扰，认知用户需要能够独立地检测出空闲频谱及授权用户的出现。这就要求认知用户能够实时地连续侦听频谱，以提高检测的可靠性。为对授权用户不造成有害干扰，可靠检测概率要求达到99.9%。

认知无线电的认知循环中最基本的步骤就是感知频谱。频谱感知最有效的方式就是在CR的通信范围之内检测主用户接收机。实际上，有时候CR很难测量主用户接收机和发射机之间的信道，因此大部分研究都建立在主用户发射机检测的基础上。频谱感知方式一般包括：发射机检测、协作检测和基于干扰温度的检测等。

频谱资源在传统上是由政府部门以固定的方式划分成不同的频段，并对频段颁发牌照来分配给授权用户使用的。这种频谱资源的固定分配方式是为了保证各个频段的用户不受到相互干扰为目的的。由于无线通信业务的迅猛增加和无线通信技术的飞速演进，有一种矛盾显得日益突出，这就是如何更有效地利用频谱资源的问题。无线电通信频谱资源是一种宝贵的自然瓷源，一般由政府或管理机构授权使用。由于无线通信业务需求的快速增长，可分配的频谱资源变得越来越稀缺。尤其伴随着近几年无线通信技术的日益发展以及世界范围内移动通信用户的迅猛增加，尤其是随着无线局域网、无线个人域网络(WLAN)技术的发展，越来越多的语音通信业务、数据通信业务以至多媒体业务是通过无线的方式接入到网络中去的。但是出乎大多数人预料，美国联邦通信委员FCC 的关于频谱资源使用情况的报告，却表明一些授权频段在不同的时间段、不同的地理区域里的使用率是在15％到85％之间，这些频段大多数时间里未被占用，还有一些只是被部分占用，频谱的利用情况极不平衡，一些非授权频段占用拥挤，而有些授权频段则经常空用。

因为大部分的频谱资源均被用来做授权频段使用，且相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低，因此FCC的专用频谱分配政策被越来越多的人认为是过时的，尤其是在如工业、科学和医用(ISM,Industrial,Scientific，Medical)

MATLAB-仿真技术

MATLAB-仿真技术 作 业 合 集

第1章习题 5.利用直接输入法和矩阵编辑器创建矩阵A=? ? ? ? ??642531。 解：⑴利用直接输入法输入程序 A=[1 3 5;2 4 6] 按Enter 键后，屏幕显示 A = 1 3 5 2 4 6 ⑵用矩阵编辑器创建矩阵，如图1.1所示。 图1.1 MATLAB 编辑器 7.用矩阵编辑器创建矩阵a,使a 具有如下矩阵形式。 a=??????642531?a=??????????654321?a=??????????987654321?a=???? ??????098706540321?a=????? ???????00 00 09870654 0321 解：用矩阵编辑器创建矩阵a 的过程如图1.2、1.3、1.4、1.5、1.6所示。 图1.2 图1.3 图1.4图1.5

图1.6 9.已知矩阵B=????? ?? ?????????922518113211912102201304161475231501017，试：①提取矩阵B 的第一行和第二行的第2、4、5个元素组成新矩阵1B ;②提取矩阵B 的第三行和第一行的全部元素组成新矩阵2B ；③使矩阵B 的第一行和第三行的第2；4个元素为0；④标出矩阵B 的第一行中小于5的元素。 解：①如上题，用矩阵编辑器生成矩阵B ，再输入程序 B1=B([1,2],[2,4,5]) 按Enter 键后，屏幕显示 B1 = 0 0 15 5 14 16 ②输入程序 B2=B([1,3],:) 按Enter 键后，屏幕显示 B2 = 17 0 1 0 15 4 0 13 0 22 ③第一行和第三行的第2；4个元素原本就为0。 ④输入程序如下 C=B(1,:)<5; %将B 矩阵第一行中小于5 的值标记为1 D=B(1,C) %去B 矩阵第一行中标为1的元素 按Enter 键后，屏幕显示 D= 0 1 0 11.已知矩阵a 为4阶魔方阵，令a+3赋值给b ，a+b 赋值给c ，求b 和c 。 解：程序如下。 >> a=magic(4) %建立4阶魔方矩阵 a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 1 5 1 >> b=a+3 %将a 中各元素加3 b = 19 5 6 16 8 14 13 11 12 10 9 15 7 17 18 4

无线电频率管理及业务划分

无线电频率管理及业务划分 无线电频谱是一种宝贵的自然资源,是现代社会得以发展的基本要素之一。它为人类所共有,为人类所共享。《条例》第四条明确:无线电频谱资源属国家所有。这是我国首次在法律上确认了无线电频谱资源作为一种自然资源的性质和地位。 无线电频谱具有一般自然资源共有的属性,也具有独特的个性。如同土地、矿产、水资源一样,无线电频谱是有限的，我国将3赫兹-3000吉赫范围内的频率列为无线电频谱,这是基于人们对无线电波的认识水平而定的。实际上,由于技术条件的限制,目前仅仅在几十吉赫以下的频谱得到了应用。这就是说,人们目前能够使用的无线电频谱仅仅是划分的总量的十分之一而己。在已用的频谱范围内,尽管可以通过科学管理和技术手段对其充分利用,但在一定的时间、空间条件下,其利用毕竟是有限的。不同于土地、矿产等资源,无线电频谱具有非耗竭性，它可以被使用,但不会消耗掉。因此,不使用就是一种浪费。另外,由于无线电频谱具有传播固有性,使用不当也会造成浪费,甚至会带来危害。为此,我们必须加强频谱的管理,使其得到合理、充分的利用。 国家无线电管理部门代表国家对整个无线电频率从宏观上作出统一部署和长远计划，这种部署和规划主要是根据各种无线电业务的特点和需要,在国际电联总的要求下,划分频段,分配频率,使各种无线电业务在指定的频段内充分合理利用。 国际上负责无线电频谱管理的机构是联合国国际电信联盟(ITU)下设的无线电通信部门。各国无线电管理机构先将本国的无线电业务所用的频率报该部门,经审查后对这些频率进行登记。国际电信联盟一般每二年召开一次各成员国参加的世界无线电行政大会,也就是现改称为世界无线电通信大会,共同协商重大的频谱分配和使用方面的问题,各国又根据其决议对本国的无线电业务的频段进行划分或调整。因此,不管在国际上还是在国内,无线电业务的分类和所划分的频段不是一成不变的,根据业务的需要、技术水平的发展会有所变动或调整。

认知无线电中频谱感知技术研究+Matlab仿真

毕业设计（论文）题目：认知无线电中频谱感知技术研究专业： 学生姓名： 班级学号： 指导教师： 指导单位： 日期：年月日至年月日

摘要 无线业务的持续增长带来频谱需求的不断增加，无线通信的发展面临着前所未有的挑战。无线电频谱资源一般是由政府统一授权分配使用，这种固定分配频谱的管理方式常常会出现频谱资源分配不均，甚至浪费的情形，这与日益严重的频谱短缺问题相互矛盾。认知无线电技术作为一种智能频谱共享技术有效的缓解了这一矛盾。它通过感知时域、频域和空域等频谱环境，自动搜寻已授权频段的空闲频谱并合理利用，达到提高现有频谱利用率的目的。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。 本文首先介绍了认知无线电的基本概念，对认知无线电在 WRAN 系统、UWB 系统及 WLAN 系统等领域的应用分别进行了讨论。在此基础上，针对实现认知无线电的关键技术从理论上进行了探索，分析了影响认知网络正常工作的相关因素及认知网络对授权用户正常工作所形成的干扰。从理论上推导了在实现认知无线电系统所必须面对的弱信号低噪声比恶劣环境下，信号检测的相关方法和技术，并进行了数字滤波器的算法分析，指出了窗函数的选择原则。接着详细讨论了频谱检测技术中基于发射机检测的三种方法：匹配滤波器检测法、能量检测法和循环平稳特性检测法。为了检验其正确性，借助 Matlab 工具，在Matlab 平台下对能量检测和循环特性检测法进行了建模仿真，比较分析了这两种方法的检测性能。研究结果表明：在低信噪比的情况下，能量检测法检测正确率较低，检测性能远不如循环特征检测。 其次还详细的分析认知无线电的国内外研究现状及关键技术。详细阐述了频谱感知技术的研究现状和概念，并指出了目前频谱感知研究工作中受到关注的一些主要问题，围绕这些问题进行了深入研究。 关键词：感知无线电；频谱感知；匹配滤波器感知；能量感知；合作式感知；

春MATLAB仿真期末大作业

MATLAB仿真 期末大作业 姓名：班级：学号：指导教师：

2012春期末大作业 题目：设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由)()(21s G s G 和串联，其中： ) 1(1)()(21++==s A s G s K s G A 表示自己学号最后一位数（可以是零），K 为开环增益。要求： （1）设K=1时，建立控制系统模型，并绘制阶跃响应曲线（用红色虚线，并标注坐标和标题）；求取时域性能指标，包括上升时间、超调量、调节时间、峰值时间； （2）在第（1）问中，如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线，用in1或者from workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入Simulink 模型窗口，用示波器显示阶跃响应曲线；如果是在Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线，用out1或者to workspace 模块将Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线。 （3）用编程法或者rltool 法设计串联超前校正网络，要求系统在单位斜坡输入信号作用时，速度误差系数小于等于0.1rad ，开环系统截止频率s rad c /4.4''≥ω，相角裕度大于等于45度，幅值裕度大于等于10dB 。

仿真结果及分析： （1）、（2）、将Simulink模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线 通过在Matlab中输入命令： >> plot(tout,yout,'r*-') >> title('阶跃响应曲线') 即可得出系统阶跃响应曲线，如下： 求取该控制系统的常用性能指标：超调量、上升时间、调节时间、峰值时间的程序如下： G=zpk([],[0,-1],5)。 S=feedback(G,1)。

基于Matlab的相关频谱分析程序教程

Matlab 信号处理工具箱 谱估计专题 频谱分析 Spectral estimation （谱估计）的目标是基于一个有限的数据集合描述一个信号的功率（在频率上的）分布。功率谱估计在很多场合下都是有用的，包括对宽带噪声湮没下的信号的检测。 从数学上看，一个平稳随机过程n x 的power spectrum （功率谱）和correlation sequence （相关序列）通过discrete-time Fourier transform （离散时间傅立叶变换）构成联系。从normalized frequency （归一化角频率）角度看，有下式 ()()j m xx xx m S R m e ωω∞ -=-∞ = ∑ 注：()()2 xx S X ωω=，其中()/2 /2 1lim N j n n N n N X x e N ωω→∞ =-=∑ πωπ-<≤。其matlab 近似为X=fft(x,N)/sqrt(N)，在下文中()L X f 就是指matlab fft 函数的计算结果了 使用关系2/s f f ωπ=可以写成物理频率f 的函数，其中s f 是采样频率 ()()2/s jfm f xx xx m S f R m e π∞ -=-∞ =∑ 相关序列可以从功率谱用IDFT 变换求得： ()()()/2 2//2 2s s s f jfm f j m xx xx xx s f S e S f e R m d df f πωπ π ωωπ --= = ? ? 序列n x 在整个Nyquist 间隔上的平均功率可以表示为 ()()() /2 /2 02s s f xx xx xx s f S S f R d df f π π ωωπ --= = ? ? 上式中的

电力电子技术MatLab仿真

本文前言 MA TLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。

认知无线电学习笔记二-频谱感知方法总结

研究初期。大量文献。判断有无信号传输。识别信号类型。 1)匹配滤波器 主用户信号已知时最佳。感知速度快。但对信号已知信息的要求高，感知单元的实现复杂度极高（需要对大量类型信号的匹配滤波）。 2)基于波形的感知 已知主用户信号的patterns（用于同步等的前导序列等等），对观测数据做相关。在稳定性和收敛速度上比基于能量检测的感知要好。 判决门限的选取。信号功率因信道传输特性和收、发信机之间的距离的不确定性而难以估计。实际中，可由特定的虚警概率给出门限，此时只需知道噪声方差。 3)基于循环平稳性的感知 信号的平稳特征由信号或信号统计量（期望、自相关等）周期性引起。利用循环相关函数（而非功率谱密度）检测信号，可将噪声与信号分离。因为噪声广义平稳无相关量，而调制信号由于循环平稳而存在谱相关。循环谱密度（CSD）函数的计算是对循环自相关函数做傅里叶变换。循环频率与信号的基本频率一致时，CSD函数输出峰值。 4)基于能量检测的感知 低运算复杂度和低实现复杂度。缺点在于：判决门限的选择困难；无法区分能量来源是信号还是噪声； 低SNR条件下性能差。噪声水平的动态估计，降秩特征值分解法。GSM时隙能量检测，需与GSM系统同步，检测时间限制在时隙间隔内。FFT之后频域能量检测。检测概率在各种信道条件下的闭式解。 5)无线电识别 识别主用户采用的传输技术。获得更多的信息，更高的精度。比如蓝牙信号的主用户位置局限在10m 之内。特征提取和归类技术。各种盲无线电识别技术。 6)其它感知方法 多窗口谱估计。最大似然PSD估计的近似，对宽带信号接近最优。计算量大。 Hough变换。 基于小波变换的估计。检测宽带信道PSD的边界。 协同感知—— 协同（合作、协作）用来应对频谱感知中噪声不确定性、衰落和阴影等问题。解决隐终端问题，降低感知时间。提出有效的信息共享算法和处理增加的复杂度是协同感知要解决的难题。控制信道可利用：1）指配频带；2）非授权频带；3）衬于底层的UWB。 共享信息可以是软判决或硬判决结果。（基于能量检测的）感知合并方式：等增益合并、选择式合并、Switch & Stay（扫描式）合并。协同算法应：协议开支小；鲁棒性强；引入延迟小。 非协同感知，优点为计算和实现简单，缺点为存在隐终端问题、多径和阴影的影响。 协同感知，优点为更高的精度（接近最优）、可解决阴影效应和隐终端问题；缺点为复杂度高、额外通信流量开支和需要控制信道。 协同感知的两种实现形式： 1)中心式感知。中心单元广播可用频谱信息或直接控制CR通信。AP。硬信息合并、软信息合并。 2)分布式感知。彼此共享信息，自己对频谱做出判决。不需要配置基础结构网络。 外部感知—— 外部感知网络将频谱感知结果广播给CR。优点：可解决隐终端问题和衰落及阴影引起的不确定性；CR无需为感知分配时间，提高频谱效率；感知网络可以是固定的（避免电池供电）。外部感知可以是连续的或周期性的。感知数据传递给中心节点进一步处理，并将频谱占用信息共享。

无线电频谱资源审计方法 第3部分：电视和声音广播系统 编制说明

无线电频率使用率评价方法第3部分：电视 和声音广播系统 （征求意见稿） 编制说明 标准起草小组 2020年3月

编制说明 1．标准“范围”的内容 本部分规定了对调频频段广播系统、地面电视系统频率使用率评价的专用方法，通过以固定监测站监测为主，以车载或可搬移式监测设备为辅的方式，利用常规监测设备、调频广播和地面电视专用监测设备开展测试，具体包括频率使用率评价方法、测试系统要求、测试要求等内容。 本部分适用于调频广播、调频频段数字音频广播、地面数字及模拟电视的频率使用率评价测试。2．工作简况，主要包括：任务来源、主要工作过程、各起草单位和起草人及其在起草过程中所承担的工作等情况、对标准草案进行会议讨论范围、征求意见的范围、审查的范围2018年国家标准化管理委员会《关于下达第四批推荐性国家标准计划的通知》（国标委发函﹝2018﹞83号）中将“无线电频谱资源审计方法”系列标准纳入国家标准制修订计划，项目编号为：20184245-T-339，项目计划名称为“无线电频谱资源审计方法第3部分：电视和声音广播系统”。 本标准项目任务下达后，国家无线电监测中心（以下简称中心）筹备成立标准起草组，依据2016年以来国家无线电办公室开展的全国无线电频谱使用评估、使用率评价工作，制定此标准。 2016年底，《中华人民共和国无线电管理条例》（以下简称《条例》）正式发布，《条例》中对无线电频谱资源的使用率要求提出了具体要求，第十六条指出无线电频率使用许可证应当载明无线电频率的用途、使用范围、使用率要求、使用期限等事项，第二十六条指出除因不可抗力外，取得无线电频率使用许可后超过2年不使用或者使用率达不到许可证规定要求的，做出许可决定的无线电管理机构有权撤销无线电频率使用许可，收回无线电频率。2017年12月15日，工业和信息化部颁布《无线电频率使用率要求及核查管理暂行规定》（工信部无[2017]322号，以下简称《暂行规定》），并规定自2018年1月1日起施行，以具体支撑《条例》中无线电频率使用率的要求。《暂行规定》规定对无线电频率使用率采用频段占用度、年时间占用度、区域覆盖率以及用户承载率（用户规模）等指标进行评价，并特别对各种指标进行了定义，对陆地移动通信、水上移动通信、固定业务、无线电测定业务、气象辅助业务及空间无线电电台和卫星通信网等的使用率指标进行了规定，但指标中没有具体提及广播及电视方面的内容。 前期工作情况：2016年，为满足国家无线电办公室组织的全国无线电频谱使用评估专项活动工作技术要求，在工业和信息化部无线电管理局指导下，在调研我国无线电管理需求并结合监测能力和厂商意见基础上，中心起草了《无线电频谱使用评估通用方法》建议并经无线电管理局认可，提出了评估指标及计算方法。2016年、2017年，全国无线电管理机构以此通用方法，开展了针对公众移动通信、通信卫星、广播等多项无线电业务的频率使用情况评估工作，中心参与支撑相关工作，协助无线电管理局完成了2016、2017年国家无线电频谱使用评估报告，为我国频率资源事中、事后管理提供了有力的支撑。国家

电机学matlab仿真大作业报告

. 基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真 实验报告

一、实验内容及目的 1.1 单相变压器的效率和外特性曲线 1.1.1 实验内容 一台单相变压器，N S =2000kVA, kV kV U U N N 11/127/21=，50Hz ，变压器的参数 和损耗为008.0* ) 75(=C k o R ，0725.0*=k X ，kW P 470=，kW P C KN o 160)75(=。 (1)求此变压器带上额定负载、)(8.0cos 2滞后=?时的额定电压调整率和额定效率。 (2)分别求出当0.1,8.0,6.0,4.0,2.0cos 2=?时变压器的效率曲线，并确定最大效率和达到负载效率时的负载电流。 (3)分析不同性质的负载（),(8.0cos 0.1cos ),(8.0cos 222超前，滞后===???）对变压器输出特性的影响。 1.1.2 实验目的 （1）计算此变压器在已知负载下的额定电压调整率和额定效率 （2）了解变压器效率曲线的变化规律 （3）了解负载功率因数对效率曲线的影响 （4）了解变压器电压变化率的变化规律 （5）了解负载性质对电压变化率特性的影响 1.1.3 实验用到的基本知识和理论 （1）标幺值、效率区间、空载损耗、短路损耗等概念 （2）效率和效率特性的知识 （3）电压调整率的相关知识 1.2串励直流电动机的运行特性 1.2.1实验内容 一台16kw 、220V 的串励直流电动机，串励绕组电阻为0.12Ω，电枢总电阻为0.2Ω。电动势常数为.电机的磁化曲线近似的为直线。其中为比例常数。假设电枢电流85A 时，磁路饱和(为比较不同饱和电流对应的效果，饱和电流可以自己改变）。

基于MATLAB的频谱分析及信号去噪仿真研究开题报告

辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院 毕业设计（论文）开题报告 论文题目：基于MATLAB的频谱分析及信号去噪仿真研究 学生姓名：徐宏强 专业班级：信息0901 学号： 0903030123 指导教师：崔畅 2013 年 03 月 17日

填写说明： 1．题目的背景和意义 对题目的出处，背景和意义进行说明论述，不少于300字。2．题目研究现状概述 通过调研和查阅文献，对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述，不少于1000字。 3．题目要完成的主要内容和预期目标 对题目要完成的主要内容进行说明，并说明达到的预期目标， 不少于300字 4．进度计划 从设计开始的教学周起，依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务。 5．参考文献 对2引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）。不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上）， 注：相应栏不够时自动加页。 排版要求：正文，宋体，小四，行距固定值20磅 要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成《开题报告》，并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）。

1．题目的背景和意义 随着时代的发展，信息的传输方式逐渐发展为通过信号的方式传送，信号在采集和传输的过程中，由于外界的影响及机器自身的原因难免会有噪声夹杂在其中，在这种情况下，会影响对信号的分析，尤其是对一些高精度数据影响更为巨大，所以对信号的去噪，提取出原始信号是一个重要课题，最为传统的去噪方式是让信号通过一个低通或者带通滤波器，通过这种方法滤去噪声，但是在这个过程中可能会使信号变得平滑失去突变信息，现今的数字滤波器分为有限冲激响应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR，在各种信号处理与分析的中，最重要的数学工具是傅立叶变换，而常用的处理工具是MATLAB，利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求，并调整滤波器参数，这样更为直观简便，减轻工作量，有利于对滤波器的设计优化，对信号的去噪有更好的帮助。 2．题目研究现状概述 随着计算机的发展，数字信号处理的理论与技术得到飞速发展，20世纪60年代以来，我国形成了一系列的数字信号处理的理论与算法，比如，数字滤波器，快速傅立叶变换（FFT），这些都是数字信号处理的技术基础，随着信息科技的飞速发展，信号处理取得了重大的飞跃。信号的去噪是数字信号处理中的一个很重要的研究课题，在现今的各种信号中，噪声一般分为两类：相干噪声和随机噪声，相干噪声包括面波，多次波等，随机噪声包括测量误差，环境噪声等。而对信号滤除噪声的方法大致分为三种：基于傅立叶变换的去噪法，相干平均去噪法，和基于小波变换的去噪法。信号去噪在雷达的使用和通信中有着极大的作用，经过先辈们不断的研究与实验，运用滤波器进行信号去噪的方法已经相当完美了，数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能,数字滤波器分为IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。 信号处理基本涉及到所有的工程技术领域，而信号去噪是信号处理的一个非常重要的分支，而频谱分析又是信号处理中一个非常重要的分析手段，一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员的携带。而利用MATLAB就会免去以上的问题。信号去噪被用于从一堆波音资料中提取有用信息去除干扰，提高波音资料信噪比。为了提高信噪比，人们根据信号和噪声的各种特征差异，设计了许多去噪方法，并在应用中取得了很好的成果。信号去噪的很多方法都是利用短时傅立叶变换来滤波去噪，但是短时傅立叶变换不能同时兼顾时间分辨率和

简单码分复用技术及其Matlab仿真

简单码分复用技术及其Matlab仿真 作者姓名：肖杨 专业名称：通信工程 指导老师：梁维海讲师 2012年5月20日

摘要 关键词：多址技术频分复用相干解调非相干解调

Abstact With the emergence of a variety of high - speed communication services and increase in the number of access users,With a lot of pressure on the existing communication network，Alleviate the problem of network bandwidth multiplexing the emergence of. Which code-division multiplexing is a kind of rely on different codes to distinguish the brightest of the original signal a multiplexing, And a variety of multiple access technologies combine to produce a variety of access technologies, Including wireless and wireline access. For example , multiple access cellular system based on the channel to distinguish between the communication object,One channel only to accommodate a user calls, Many users call at the same time, Each other to distinguish the channel, This is the multiple access. Multiple access technology is divided into frequency division multiple access (FDMA) , time division multiple access (TDMA) , Code Division Multiple Access (CDMA ), Space Division Multiple Access (SDMA). Keywords: Multiple Access Technology Frequency Division Multiplexing Coherent demodulation Non-coherent demodulation

无线电频谱监测

广东省无线电频谱监测统计工作规范 （试行） 广东省信息产业厅 二○○七年十月十六日

目录 第一章总则 (3) 1.1目的 (3) 1.2适用范围 (3) 1.3参考文件 (3) 1.4名词解释 (4) 第二章无线电频谱监测统计工作职责 (5) 2.1省级无线电管理机构的工作职责 (5) 2.1.1广东省信息产业厅（广东省无线电管理办公室）的工作职责 (5) 2.1.2广东省无线电监测站的工作职责 (5) 2.2各地以上市（含地级）无线电管理机构的工作职责 (5) 第三章无线电频谱监测统计工作内容 (6) 3.1无线电频谱监测工作计划的制定 (6) 3.2无线电频谱监测统计 (6) 3.2.1监测频段范围 (6) 3.2.2监测时间要求 (6) 3.2.3监测内容及技术方法 (6) 3.3监测情况总结 (7) 3.4监测统计结果的上报 (7) 第四章无线电频谱监测统计工作技术规范 (8) 4.1频道占用度 (8) 4.1.1频道占用度的计算公式 (8) 4.1.2频道占用度测试方法及测试参数的设定 (8) 4.1.3频道占用度测试的设定 (9) 4.2频段占用度 (9) 4.2.1频段占用度的计算公式 (9) 4.2.2频段占用度统计方法 (10) 4.2.2.1同城单站频段占用度数据统计方法 (10) 4.2.2.2同城多站频段占用度数据统计方法 (10) 4.2.3全省频段占用度数据统计方法 (11) 4.3测量结果记录和上报要求 (11) 4.3.1测量数据记录要求 (11) 4.3.2测量数据上报要求 (11) 第五章?无线电频谱监测统计报告?报送要求 (12) 5.1?无线电频谱监测统计报告?内容及格式要求 (12) 5.1.1文字部分 (12) 5.1.2报表部分 (12) 5.2报送时间及报送方式要求 (13) 第六章无线电频谱监测统计报告评价指标体系 (14) 6.1评价机制 (14)

matlab 大作业

上海电力学院 通信原理Matlab仿真 实验报告 实验名称： 8QAM误码率仿真 试验日期： 2014年 6月3日 专业：通信工程 姓名：罗侃鸣 班级： 2011112班 学号： 20112272

一、实验要求 写MATLAB程序，对图示的信号星座图完成M=8的QAM通信系统Monte Carlo仿真，在不同SNRindB=0：15时，对N=10000（3比特）个符号进行仿真。画出该QAM系统的符号误码率。 二、实验原理 1 QAM调制原理 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制技术，是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有8QAM，16QAM，64QAM。 QAM调制实际上就是幅度调制和相位调制的组合，相位+ 幅度状态定义了一个数字或数字的组合。QAM的优点是具有更大的符号率，从而可获得更高的系统效率。通常由符号率确定占用带宽。因此每个符号的比特（基本信息单位）越多，频带效率就越高。 调制时，将输入信息分成两部分：一部分进行幅度调制；另一部分进行相位调制。对于星型8QAM信号，每个码元由3个比特组成，可将它分成第一个比特和后两个个比特两部分。前者用于改变信号矢量的振幅，后者用于差分相位调制，通过格雷编码来改变当前码元信号矢量相位与前一码元信号矢量相位之间的相位差。 QAM是一种高效的线性调制方式，常用的是8QAM，16QAM，64QAM等。当随着M 的增大，相应的误码率增高，抗干扰性能下降。 2 QAM星座图 QAM调制技术对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图。QAM的星座图呈现星状分

基于MATLAB的信号频谱分析仪的实现

基于的信号频谱分析仪的实现 一、概述 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析又是信号处理中一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员的携带。虚拟频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路，用软件代替了硬件，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析。 在工程领域中，是一种倍受程序开发人员青睐的语言，对于一些需要做大量数据运算处理的复杂应用以及某些复杂的频谱分析算 法显得游刃有余。本文将重点介绍基于的虚拟频谱分析仪的设计。本文设计的虚拟频谱分析仪的功能包括： () 音频信号信号输入。输入的途径包括从声卡输入、从文件输入、从信号发生器输入； () 信号波形分析。包括幅值、频率、周期、相位的估计，并计算统计量的峰值、均值、均方值和方差等信息； () 信号频谱分析。频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱和功率谱等信息的曲线。

二、实验原理 时域抽样定理 时域抽样定理给出了连续信号抽样过程中信号不失真的约束条件：对于基带信号，信号抽样频率 大于等于倍的信号最高频 率 ，即 。时域抽样是把连续信号 变成适于数字 系统处理的离散信号 。对连续信号 以间隔抽样，则可得到 的离散序列为 。 图 连续信号抽样的离散序列 若 ，则信号 与 的频谱之间存在： 其中： 的频谱为 ， 的频谱为 。 可见，信号时域抽样导致信号频谱的周期化。 ()为抽 样角频率， 为抽样频率。数字角频率Ω与模拟角频率ω的关系为：Ωω。 离散傅立叶变换（） 有限长序列)(n x 的离散傅立叶变换（）为 )e (j Ω X ()∑∞ -∞=-=n n X T )(j 1sam ωω)e (j ΩX []k X )e (j ωX )j (ωX T sam /2πω=[]k X ()t X []()kT t kT X X ==k ()t X []k X ()t X []()kT t kT X X ==k m sam f f 2≥sam f m f T f sam 1=

MATLAB仿真技术

MATLAB仿真技术 作 业 合 集

第1章 习题 5.利用直接输入法和矩阵编辑器创建矩阵A=? ? ? ? ??642531。 解：⑴利用直接输入法输入程序 A=[1 3 5;2 4 6] 按Enter 键后，屏幕显示 A = 1 3 5 2 4 6 ⑵用矩阵编辑器创建矩阵，如图1.1所示。 图1.1 MATLAB 编辑器 7.用矩阵编辑器创建矩阵a,使a 具有如下矩阵形式。 a=??????642531?a=??????????654321?a=??????????987654321?a=???? ??????098706540321?a=????? ???????00 00 09870654 0321 解：用矩阵编辑器创建矩阵a 的过程如图1.2、1.3、1.4、1.5、1.6所示。 图1.2 图1.3 图1.4 图1.5

图1.6 9.已知矩阵B=????? ?? ?????????922518113211912102201304161475231501017，试：①提取矩阵B 的第一行和第二行的第2、4、5个元素组成新矩阵1B ;②提取矩阵B 的第三行和第一行的全部元素组成新矩阵2B ；③使矩阵B 的第一行和第三行的第2；4个元素为0；④标出矩阵B 的第一行中小于5的元素。 解：①如上题，用矩阵编辑器生成矩阵B ，再输入程序 B1=B([1,2],[2,4,5]) 按Enter 键后，屏幕显示 B1 = 0 0 15 5 14 16 ②输入程序 B2=B([1,3],:) 按Enter 键后，屏幕显示 B2 = 17 0 1 0 15 4 0 13 0 22 ③第一行和第三行的第2；4个元素原本就为0。 ④输入程序如下 C=B(1,:)<5; %将B 矩阵第一行中小于5 的值标记为1 D=B(1,C) %去B 矩阵第一行中标为1的元素 按Enter 键后，屏幕显示 D= 0 1 0 11.已知矩阵a 为4阶魔方阵，令a+3赋值给b ，a+b 赋值给c ，求b 和c 。 解：程序如下。 >> a=magic(4) %建立4阶魔方矩阵 a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 >> b=a+3 %将a 中各元素加3 b = 19 5 6 16 8 14 13 11 12 10 9 15 7 17 18 4

matlab机电系统仿真大作业

一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环

3．匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导，可得 由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B形式的矩阵，使x=[], 将运动学方程两边进行整理，得到 将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路：已知输入w2与，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出与r1。 （1）编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv（u）来表示。 设r2=15mm，r3=55mm，r1（0）=70mm，。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置

M函数如下： function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; （2）建立Simulink模型 M函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink模型，如下图： 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70，如下图： 图3-2 r1初始值设置

matlab仿真技术报告

专业课程报告 题目：仿真技术与应用课程报告 学院电气工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师 提交日期 2013年11月 5日

评语 课程总评成绩： 指导老师： 2013年 12 月20 日

目录 一、负荷预测技术发展情况 (2) 1.1.神经网络理论 (2) 1.2.灰色数学理论 (2) 1.3.组合预测法 (3) 1.4. 线性回归负荷预测方法 (3) 二、算法实现 (4) 三、编程代码 (6) 四、算例测试 (6) 五、心得体会 (9) 六、参考文献 (9)

一、负荷预测技术发展情况 负荷预测技术包括神经网络技术、灰色数学理论、组合预测法、线性回归负荷预测方法 1.1.神经网络理论 神经网络理论是利用神经网络的学习功能，让计算机学习包含在历史负荷数据中的映射关系，再利用这种映射关系预测未来负荷。由于该方法具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力，因此有很大的应用市场，但其缺点是学习收敛速度慢，可能收敛到局部最小点；并且知识表达困难，难以充分利用调度人员经验中存在的模糊知识。 神经网络技术进行电力负荷预测，其优点是可以模仿人脑的智能化处理，对大量非结构性、非精确性规律具有自适应功能，具有信息记忆、自主学习、知识推理和优化计算的特点，特别的，其自学习和自适应功能是常规算法和专家系统技术所不具备的。因此，预测被当作人工神经网络（简记为ANN）最有潜力的应用领域之一，许多人都试图应用反传学习算法训练ANN。以用作时间序列预测。误差反向传播算法又称为BP法，提出一个简单的三层人工神经网络模型，就能实现从输入到输出间非线性映射任何复杂函数关系。因此，我们可以将对电力负荷影响最大的几种因素作为输入，即当天的天气温度、天气晴朗度（又称为能见度）、风向风力、峰谷负荷及相关负荷等，争取获得较好的预测结果。 1.2.灰色数学理论 灰色系统理论是中国学者邓聚龙教授1982年3月在国际上首先提出来的，在国际期刊《SYSTEMS AND CONTROL LETTER》刊物上发表，题为“Control Problems of Grey Systems”,引起了国际上的充分重视。 灰色数学理论是把负荷序列看作一真实的系统输出，它是众多影响因子的综合作用结果。这些众多因子的未知性和不确定性，成为系统的灰色特性。灰色系统理论把负荷序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模，用于负荷预测。 灰色系统理论的形成是有过程的。早年邓教授从事控制理论和模糊系统的研究，取得了许多成果。后来，他接受了全国粮食预测的课题，为了搞好预测工作，他研究了概率统计追求大样本量，必须先知道分布规律、发展趋势，而时间序列法只致力于数据的拟合，不注重规律的发展。邓教授希望在可利用数据不多的情况下，找到了较长时期起

认知无线电频谱检测

Xilinx大学生竞赛项目申请报告提纲及说明 1． 项目背景 （1）项目名称：认知无线电的频谱检测 （2） 项目背景：随着无线通信需求的不断增长，可用的频谱资源越来越少，呈现日趋紧张的状况；另一方面，人们发现 全球授权频段尤其是信号传播特性较好的低频段的频谱利 用率极低。认知无线电技术为解决频谱利用率低的问题提 供了行之有效的方法。由于认知无线电在使用空闲频段进 行通信的同时不断地检测授权用户的出现，一旦检测到授 权用户要使用该频段，认知无线电用户便自动退出并转移 到其他空闲频段继续通信，确保在不干扰授权用户的情况 下，与他们进行频谱共享。这样一来，在没有增加新频段 的情况下提升了用户量，且保证授权用户和认知用户通信 的可靠性，大大提高了频谱的使用效率。 （3）项目内容：本次课题主要研究认知无线电频谱检测的FPGA 实现。目前最为常用的认知无线电频谱检测方法是能量检 测。我们将一路电视信号下变频至基带信号再进入电路调 理模块对信号进行50欧匹配，并对信号进行放大，然后用 宽带A/D对信号进行采样，将采样后的数字信号做8点FFT 运算，再通入能量和累加电路，最后通过能量阈值判决电 路，判断频带的利用情况，从而找到频谱空穴，为认知无 线电的功能实现打下基础。 （4）项目难点：（1）高效低成本的FFT模块的设计与实现。 （2）累加器和阈值判决电路模块的设计与实现。 （5）项目的开发意义：认知无线电的显著特征是具有认知能 力，认知功能包括频谱感知，频谱分析和频谱判决。频谱 感知用于频谱空穴检测，是认知无线电系统实现的前提之 一。 （6） 硬件开发平台：Spartan 3E Board 2． 频谱感知的背景知识 本次设计以四通道的电视信号为例进行实现，在我国一路电视信号的传输需要8M的带宽，那么传输四路电视信号需要32M的带宽才 能实现。 我们将该四路电视信号进行复信号处理和频谱搬移，使其生成I,Q 两路正交信号，其AD频率采样为32MHZ，为了检测各个通道的频谱

国外频谱管理的现状

国外无线电频谱的管理现状 一、外部环境 二十一世纪将是信息社会时代，谁掌握了信息谁就有了竞争的优势。信息时代将改变人们的工作方式以及生活方式，而且将彻底改变世界利益的格局和竞争的态势。通信的重要性已经不仅表现为社会的基础设施，它已经成为现代社会生产力的要素和综合国力的组成部分。因此世界各国均投入巨资，促进和加强通信的现代化。无线电通信是传递信息的重要手段，为全社会提供着各类信息传递服务，在社会协调、经济发展、国防建设和人民生活中发挥着重要的作用。每天收听无线广播电台，使用蜂窝移动通信技术已经是人们同常生活中不可缺少的一部分了，尤其是移动状态下的通信，无线电已经成为其他方式无法替代的手段。无线电通信广泛的应用于公众通信、广播、电视、交通、石油化工、气象、渔业、旅游、教育、国防、公共安全等部门，并大量用于外贸、金融、证券、工商、体育等社会的各行各业，对于促进信息交流、保障国家安全、维护社会稳定、搞好生产调度、丰富人们物质文化生活都发挥着重要的作用，具有明显的社会与经济效益。 如上所述，无线电频谱是一种特殊宝贵的自然资源，它的应用非常重要而且广泛。当前在人类走向信息社会的情况下，无线电频谱越来越显得重要，可以说谁能够对无线电频谱资源丌发的充分，管理与利用得更科学有效，谁就能够在国际范围的竞争中处于优势地位。由于无线电频谱的管理涉及到很多方面，不仅有频率的划分、分配和设置无线电台的频率指配等问题，还有无线电设备的研制、生产和销售等问题。既有行政管理问题，又有技术问题。因此，管理无线电频率，台站和设备必须综合采用行政管理，法制管理，经济管理，技术管理等有效手段行政管理手段是无线电频谱管理工作中最常使用的手段，目前还被很多国家政府所采用。一般由相关政府机构颁布对频谱资源的利用与指配规则，指定相对业务，并采取执照或许可的方式对使用频谱资源的设备进行市场准入。 二、国外无限频谱管理现状 首先，无线电管理部门需要详细规定频率划分政策，指定频谱使用规则。例如美国的联邦通信委员会(FCC)就颁布实施了通信管理条例共一百余个部分，详细规定了各段频谱资源可用于进行的无线业务；并详细规定了相对应设备的技术指标。 目前制定无线电管理法的国家有日本《电波法》、澳大利亚《RadioCommunication Bill))、新西兰((Radio Communication ACT))、中国《无线电管理条例》，美国、英国、荷兰则以通信法((Communication ACT))涵盖之。 1.下面主要介绍美国无线电管理 美国电信方面的法律已形成比较完整的体系，主要有：通信法(Communication Act of 1934)，1996年作了较大的修改，称作Telecommunication Act of 1996。主要修改是增加保证公平竞争方面的规定和促进技术发展的规定等。卫星通信法(Communication Satellite Act of l 962)国家电信和信息管理组织法(National Telecommunications and InformationAdministration Organization Act)电话揭发和争端解决法(Telephone Disclosure and DisputeAct)法律执行通信援助法(Communications Assistance for Law Enforcement Act)附加通信法令(Additional Communications Statute)