無線通信系統(tǒng)傳輸技術(shù)探討.doc

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1、無線通信系統(tǒng)傳輸技術(shù)探討近年來，在我國各個生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中均可見到無線通信技術(shù)的身影。然而，在無線通信技術(shù)的應用規(guī)模不斷擴大的今天，分布式頻譜資源稀缺的問題越來越突出，相關(guān)研究也沒有取得突破性進展?，F(xiàn)階段，在我國通信進一步的發(fā)展過程中，無線頻譜的缺乏成為主要的限制因素。于是，認知無線電技術(shù)應運而生，并在社會范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注。相較于傳統(tǒng)無線電技術(shù)，認知無線電技術(shù)的最大優(yōu)勢在于能夠有效提高頻譜利用率，解決分布式頻譜資源不足的問題[1]。在我國，認知無線電技術(shù)已被授權(quán)并分配給若干通信系統(tǒng)，但頻譜資源的利用水平仍有待提升。如何在不影響授權(quán)用戶通信的情況下，對授權(quán)系統(tǒng)所占用的空閑頻段進行有

2、效利用，并以該方式全面提升系統(tǒng)頻譜資源的使用效率，成為認知無線電技術(shù)面對的首要問題。我國對認知無線電技術(shù)的研究情況主要集中在自適應傳輸技術(shù)。當前，認知無線電系統(tǒng)具備的自適應傳輸技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)，可根據(jù)環(huán)境變化動態(tài)調(diào)整傳輸參數(shù)。1認知無線通信系統(tǒng)的發(fā)展無線電技術(shù)在人類歷史上的發(fā)展時間較短，直至20世紀末，國外才有相關(guān)學者系統(tǒng)地提出這一概念，并就無線電的基本原理展開了相關(guān)闡述。此后，隨著無線電優(yōu)勢的不斷突出和在臨床實際應用中卓越價值的不斷顯現(xiàn)，越來越多的人投入無線電的研究隊伍。至此，對無線電眾多相關(guān)項目的研究拉開序幕。近年來，隨著研究的不斷深入，認知無線通信系統(tǒng)已成為當前無線電領(lǐng)域的主要

3、研究方向。首先，相較于傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)，認知無線通信系統(tǒng)能夠全面增加系統(tǒng)中可用頻譜的數(shù)量，保證大量無線信息的傳輸，對無線傳輸技術(shù)的進步具有重要的促進作用；其次，認知無線通信系統(tǒng)的設(shè)備制造商可以為用戶生產(chǎn)新設(shè)備，在產(chǎn)品銷售過程中為設(shè)備制造商獲得利益；最后，認知無線電技術(shù)能夠為用戶提供一個有效的信息傳輸系統(tǒng)，使其工作和生活更加便利、高效。2認知無線電關(guān)鍵技術(shù)4學海無涯2.1空閑頻譜感知檢測技術(shù)?？臻e頻譜感知檢測技術(shù)即是以用戶無線環(huán)境的感知為基礎(chǔ)確定的“頻譜空調(diào)”。頻譜空調(diào)是指最初分配給授權(quán)用戶使用但功率頻帶非常低且在某些時間段內(nèi)未能被授權(quán)用戶充分使用的頻帶資源。該段頻率只包含低功率噪聲干

4、擾的授權(quán)用戶信號或者與低功率噪聲干擾相似的授權(quán)用戶信號，頻帶內(nèi)部往往存在大量的空白區(qū)域，而空白區(qū)域的形成為系統(tǒng)使用頻譜資源提供了更多可能[2]?？臻e頻譜感知檢測技術(shù)即充分利用此空白區(qū)域，對用戶頻帶資源使用情況進行分析和辨別，并以此為基礎(chǔ)選擇頻譜通信，有效實現(xiàn)頻譜資源的共享且不影響用戶正常通信。目前，我國常用頻譜檢測方法主要包括匹配濾波器的檢測、能量的檢測以及循環(huán)平穩(wěn)的檢測三類。（1）匹配濾波器的檢測。實質(zhì)上，匹配濾波器為線性最佳濾波器，具有最大的輸出信噪比，在信號檢測中起著重要作用。匹配濾波器的檢測屬于相干檢測中的一類。理論和實踐經(jīng)驗證實，它可用于判斷系統(tǒng)中是否存在信號，并把握最佳時

5、機輸出最大信噪比，顯著提高信號檢測的準確性。另外，匹配濾波器也是輸出SNR的最大濾波器，在信號檢測方面有較大優(yōu)勢，具有檢測準確、快速的特點。匹配濾波器也有不足，如它對授權(quán)用戶的先驗信息依賴較大，若用戶的先驗信息不準確，則檢測結(jié)果的準確性和可靠性大大降低。此外，匹配濾波器的使用限制較多，在對不同類型的授權(quán)用戶進行檢測時，往往需要匹配特殊的接收器，導致可操作性低、應用推廣難度大，使用進一步受限[3]。（2）能量的檢測。在沒有任何發(fā)端信息的背景下，能量檢測方法是僅次于匹配濾波器檢測的方法，屬于信號的非相關(guān)檢測。相較于匹配濾波器檢測，我國對于能量檢測技術(shù)的研究更加成熟。當接收器無法從主用戶信

6、號獲得足夠信息時，能量檢測便成為系統(tǒng)檢測的首選方式。檢測步驟如下。首先，在帶通濾波器中接收由接收機發(fā)出的信號，然后以接收到的實際數(shù)據(jù)為依據(jù)，計算濾波器輸出信號的平方值，進而將平方值與信號觀察時間相結(jié)合，計算出積分。其次，將計算值與預定閾值進行比較，判斷系統(tǒng)中是否存在信號。使用能量檢測方法的頻譜感測存在的主要問題是難以確定閾值，因為閾值取決于噪聲功率。在實際的系統(tǒng)運行過程中，噪聲功率會在各種因素的影響下不斷發(fā)生改變。檢測過程中，門限設(shè)置太高會造成部分授權(quán)用戶信息遺漏，給授權(quán)用戶的系統(tǒng)使用4學海無涯安全性與穩(wěn)定性帶來不利影響。門限值設(shè)置太低，會導致頻譜利用率降低，不利于檢測效率和效益的提

7、升[4]。此外，能量檢測器只能判斷是否存在信號，不能識別信號，容易在未知信號影響下得出錯誤的檢測結(jié)果。（3）循環(huán)平穩(wěn)的檢測。當信噪比較低時，能量檢測器無法有效區(qū)分信號和噪聲，導致上述兩種檢測方法失效。此時，循環(huán)平穩(wěn)檢測的價值得以顯現(xiàn)。在大多數(shù)無線通信應用中，信號通常來自人工周期性信號調(diào)制，一般包含循環(huán)平穩(wěn)的特性。受此影響，信號的檢測和估計參數(shù)可以通過計算信號的循環(huán)譜密度來執(zhí)行。首先，對基帶信號進行N點FFT變換，得到功率譜密度。其次，檢測特征值與擴頻信號[