認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)分析

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1、認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)分析摘要：認(rèn)識(shí)無線電技術(shù)做為近年來通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題，是無線通信新興智有技術(shù)之一，它對(duì)目前頻譜資源利用率較低的固定頻譜分配制度問題能夠有效加以解決。因此，深入探討做為認(rèn)知無線電實(shí)現(xiàn)頻譜分配、頻譜共享前提和基礎(chǔ)的頻譜感知過程，則成為整個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)的重中之重。 關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)研究意義分類分析 中圖分類號(hào)：tn925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1007-9416(2012)02-0033-02 伴隨著廣播電視、移動(dòng)通信等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，無線電技術(shù)應(yīng)用面不斷得到擴(kuò)展，這使得有限的無線電頻譜資源，與社會(huì)不

2、斷增長(zhǎng)的需求產(chǎn)生一定的矛盾，可以說，隨著人類社會(huì)對(duì)無線電頻譜資源需求的增長(zhǎng)，其也已成為稀缺的信息社會(huì)重要資源之一。認(rèn)知無線電技術(shù)正是在這種背景下產(chǎn)生的，它可從有效解決因固定頻譜分配政策導(dǎo)致的頻譜資源不合理分配問題，并在探索頻譜空穴特性的基礎(chǔ)上，對(duì)無線頻譜資源高效利用的重要手段。因此，探討頻譜感知這一認(rèn)知無線電關(guān)鍵技術(shù)越來越為人們所關(guān)注，對(duì)此進(jìn)行進(jìn)入地探究也更具重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1、認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)的研究意義 頻譜感知/空閑頻譜檢測(cè)和動(dòng)態(tài)頻譜資源管理是認(rèn)知無線電最核心兩項(xiàng)技術(shù)，而頻譜感知過程決定了其后續(xù)環(huán)節(jié)實(shí)施的順利與否，可以說，感興

3、趣頻段的檢測(cè)，成為整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與否的重要前提條件。因此，頻譜感知技對(duì)于認(rèn)知無線電的研究與發(fā)展作用極大。 感知無線信道的環(huán)境，對(duì)信息檢測(cè)、感知過程中出現(xiàn)的空閑頻譜，并將其看做是作用在物理層上的信號(hào)處理技術(shù)，頻譜感知在認(rèn)知無線電中的主要任務(wù)包含兩方面的內(nèi)容：一方面應(yīng)檢測(cè)授權(quán)用戶的信號(hào)存在與否，判斷頻段是否可用，這個(gè)任務(wù)要求頻譜檢測(cè)具有較高的可靠性；另一方面，由于接入權(quán)差異的客觀存在，認(rèn)知用戶在使用某一頻段的過程中，必須時(shí)刻保持有效的監(jiān)測(cè)狀態(tài)，對(duì)授權(quán)用戶接入或使用該頻段時(shí)不接入或是及時(shí)用最快的速度退出占用，以避免干擾到授權(quán)用戶的正常工作。 對(duì)認(rèn)

4、知無線電接收機(jī)而言，其工作地點(diǎn)即可在授權(quán)頻段，也可在非授權(quán)頻段。在授權(quán)頻段上，授權(quán)用戶比認(rèn)知用戶的接入權(quán)要高，認(rèn)知用戶在占用頻段后，需進(jìn)行周期性檢測(cè)，以防與授權(quán)用戶出現(xiàn)使用沖突現(xiàn)象，若頻譜空穴已為信號(hào)所占用，則還需要去尋找新的空閑頻段才能進(jìn)行信號(hào)的傳輸，所以認(rèn)知用戶需要判斷頻譜空穴是否真實(shí)存在，這個(gè)過程包含在授權(quán)頻段的檢測(cè)過程中。 為了滿足無線電頻譜的檢測(cè)要求，需要使認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜感知執(zhí)行得更加可靠和有效，以確保授權(quán)業(yè)務(wù)免受干擾，還要使不同認(rèn)知用戶利用授權(quán)頻段來傳輸非授權(quán)信號(hào)更加合理。通過以上分析可知，在認(rèn)知無線電應(yīng)用中，頻譜感知

5、/空閑頻譜檢測(cè)具有著重要的基礎(chǔ)意義，因此，探討頻譜感知技術(shù)很有其必要性，這也是認(rèn)識(shí)無線電應(yīng)用中必須加以討論的的核心內(nèi)容。 2、認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)分類的形式 從本質(zhì)上來講，頻譜感知是通過對(duì)接收信號(hào)的檢測(cè)，認(rèn)識(shí)用戶能夠?qū)δ承诺来嬖谑跈?quán)用戶與否作出準(zhǔn)確判斷。同時(shí)為避免對(duì)授權(quán)用戶使用造成干擾，認(rèn)知用戶必須能夠檢測(cè)出空閑頻譜，以及授權(quán)用戶的出現(xiàn)。也就是要求認(rèn)知用戶有效提升檢測(cè)的可靠性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)地偵聽頻譜。 在頻譜感知過程中，授權(quán)用戶的類型不同對(duì)感知靈敏度也有著不同的要求。舉例來講，普通電視接收器較gps接收機(jī)而言，其靈敏度要差一些

6、，所以電視廣播信號(hào)就較gps信號(hào)更容易檢測(cè)。因此，認(rèn)知無線電的靈敏度相對(duì)較高，至少要超過授權(quán)用戶接收機(jī)的靈敏度，并擁有30～44db的余量，以避免“隱藏終端問題”(hiddenterminalproblem，htp)。 同時(shí)，由于認(rèn)知環(huán)境的差異，實(shí)現(xiàn)頻譜感知還需要高度的靈活性。頻譜感知對(duì)信號(hào)的處理表現(xiàn)在通過信號(hào)統(tǒng)計(jì)對(duì)授權(quán)用戶作出身份辨識(shí)和通過處理增益提高射頻前端靈敏性。總體來講，頻譜感知技術(shù)可歸納為授權(quán)用戶發(fā)射端檢測(cè)、授權(quán)用戶接收端檢測(cè)和協(xié)作檢測(cè)。其中，本地頻譜檢測(cè)是指單個(gè)認(rèn)知用戶獨(dú)立執(zhí)行頻譜檢測(cè)算法檢測(cè)的過程，又可以分為:授權(quán)用戶接收端

7、檢測(cè)(primaryreceiver-sensing)和授權(quán)用戶發(fā)射端檢測(cè)(primarytransmitter-sensing)。協(xié)作檢測(cè)(cooperativesensing)則是指多個(gè)認(rèn)知用戶互相合作認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)而執(zhí)行的檢測(cè)。 3、對(duì)認(rèn)知無線電頻譜感知技術(shù)的進(jìn)一步分析 實(shí)現(xiàn)頻譜管理、頻譜共享是頻譜感知技術(shù)的前提，更是認(rèn)知無線電系統(tǒng)的基本功能，在認(rèn)知無線電中具有基礎(chǔ)地位。根據(jù)檢測(cè)的依據(jù)，當(dāng)前頻譜感知技術(shù)類型主要可劃分為兩種：一種如接收信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)rssi、多分辨率頻譜感知mrss等，是基于能量的檢測(cè)；另一種則包括基于信號(hào)符號(hào)

8、構(gòu)成的感知和基于信號(hào)相關(guān)特征的感知等，這是基于特征的檢測(cè)。 3.1基于能量檢測(cè)的認(rèn)知無線電感知技術(shù)分析 能量檢測(cè)是非相干檢測(cè)，為目前使用最多，也最簡(jiǎn)單的方案。采用能量檢測(cè)，接收機(jī)可以不用預(yù)知主