認知無線電檢測技術(shù)研究

王鑫+程毓華+孫軍+杜愷+王守金

摘 要：認知無線電是一種基于人工智能的新一代無線通信技術(shù)，它可以同構(gòu)學(xué)習(xí)，有目的的實時改變一些操作參數(shù)，從而解決益緊張的頻譜資源短缺問題。本文針對認知無線電檢測技術(shù)展開研究，針對其研究背景、發(fā)展現(xiàn)狀、概念進行了分析，并對其應(yīng)用加以闡述。

關(guān)鍵詞：無線電；檢測；技術(shù)研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.248

1 引言

認知無線電技術(shù)是一種智能頻譜共享技術(shù)，通過學(xué)習(xí)和決策算法，對空閑頻譜進行動態(tài)地檢測，同時有效利用頻譜資源，實現(xiàn)對不可再生頻帶充分利用的目的，在頻譜緊張的情況下極大地提高了頻譜的利用率，有效解決了無線通信中頻譜利用率低下，浪費嚴(yán)重的問題。

認知無線電（CR）研究中，極具代表性的是DARPA，其主要從事關(guān)鍵技術(shù)與方法的研究，以實現(xiàn)CR動態(tài)頻譜分配與調(diào)度應(yīng)用。其資助的XG：下一代無線通信項目已取得了一定的進展。從2003 年開始，Raytheon 公司與美國國防高級研究計劃署合作，主要從事認知無線技術(shù)的研究與開發(fā)；英國的無線通信技術(shù)研究也正在向CR轉(zhuǎn)型；由歐洲通信協(xié)會資助的TRUST、DRiVE以及OverDRiVE等項目，主要針對無線電環(huán)境下混合多網(wǎng)絡(luò)動態(tài)頻譜的分配。此外，美國加州大學(xué)伯克利分校，荷蘭代爾夫特大學(xué)，柏林技術(shù)研究所及摩托羅拉，英特爾和其他公司也進行了CR技術(shù)的研究。

在我國，認知無線電技術(shù)也引起了諸多高校和研究機構(gòu)的高度重視，針對其關(guān)鍵問題展開了研究，并取得了階段性成果。目前，國內(nèi)研究熱點主要集中在CR系統(tǒng)中的跨層、動態(tài)介入技術(shù)、QoS保證機制以及空間信號檢測和分析等方面。

2 認知無線電檢測技術(shù)

在認知無線電研究中，頻譜感知技術(shù)以其能夠?qū)崟r、可靠、獨立、連續(xù)的對主用戶信號進行檢測而成為CR技術(shù)的重要基礎(chǔ)和基石。目前，頻譜感知技術(shù)可以分為：基于發(fā)射機的檢測、協(xié)作檢測以及基于干擾的檢測三類。其中，基于發(fā)射機的檢測有包括：能量檢測、匹配濾波器檢測和循環(huán)平穩(wěn)特征檢測等方法，如圖1所示。在實際應(yīng)用過程中，為了提高對信號的檢測性能，這些頻譜感知算法將融合使用。

3 認知無線電的應(yīng)用

（1）在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。IEEE 802.22工作組已將認知無線電技術(shù)確定為無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WRAN）的核心技術(shù)，并應(yīng)用于電視廣播頻段。目前IEEE 802.22工作組正在研究基于認知無線電技術(shù)的MAC 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的制定和WRAN 的物理層等工作。

（2）在超寬帶（UWB）中的應(yīng)用。認知無線電技術(shù)能夠在幫助UWB 實現(xiàn)協(xié)作共存策略方面起到主要作用[4]，CR技術(shù)與 UWB 技術(shù)相結(jié)合以達到抗干擾的目的已成為當(dāng)前超寬帶（UWB）領(lǐng)域研究的重中之重。

（3）在無線局域網(wǎng)（WLAN）中的應(yīng)用。認知無線電的優(yōu)勢在于頻譜檢測和管理，完全可以在無線局域網(wǎng)（WLAN）中引入認知無線電技術(shù)?，F(xiàn)階段針對無線局域網(wǎng)（WLAN）環(huán)境下CR技術(shù)的研究主要集中在對應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制定上。

（4）在全球微波接入互操作性（WiMAX）中的應(yīng)用。全球微波接入互操作性（WiMAX）的應(yīng)用與發(fā)展面臨著眾多的問題，其中人們最為關(guān)注的是頻率問題，怎樣解決WiMAX頻率利用率問題成為認知無線電技術(shù)發(fā)展的熱點問題。

4 結(jié)論

無線通信和個人通信，在過去的幾十年中得到了飛速的發(fā)展，各種系統(tǒng)架構(gòu)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也飛速發(fā)展，這就使得現(xiàn)有的頻譜資源變得異常緊張，認知無線電技術(shù)為人們有效解決頻譜資源緊缺問題提供了有力保障。本文在對前工作研究的前提下，對現(xiàn)有研究成果進行分析總結(jié)，并從認知無線電技術(shù)的背景、概念、發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用幾方面加以闡述。

參考文獻 ：

[1]唐龍.一種新型的認知無線電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[J].計算機科學(xué)，2011（10）：326-330.

[2]李建中，高宏.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展[J].計算機研究與發(fā)展，2008，45（01）：1-15.

[3]張國偉.認知無線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜感知技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2011.

[4]Tevfik Yucek. A Survey of Spectrum Sensing Algorithms for Cognitive Radio Applications[J]. IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS &TUTORIALS.VOL.11，NO.1， FIRST QUARTER 2009.116-130.

作者簡介：王鑫（1979-），男，講師，主要研究方向：無線認知網(wǎng)絡(luò)。endprint