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,它可以同構學習,有目的的實時改變一些操作參數,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展開研究,針對其研究背景、發展現狀、概念進行了分析,并對其應用加以闡述。
關鍵詞:無線電;檢測;技術研究
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.248
1 引言
認知無線電技術是一種智能頻譜共享技術,通過學習和決策算法,對空閑頻譜進行動態地檢測,同時有效利用頻譜資源,實現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,其主要從事關鍵技術與方法的研究,以實現CR動態頻譜分配與調度應用。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的研究與開發;英國的無線通信技術研究也正在向CR轉型;由歐洲通信協會資助的TRUST、DRiVE以及OverDRiVE等項目,主要針對無線電環境下混合多網絡動態頻譜的分配。此外,美國加州大學伯克利分校,荷蘭代爾夫特大學,柏林技術研究所及摩托羅拉,英特爾和其他公司也進行了CR技術的研究。
在我國,認知無線電技術也引起了諸多高校和研究機構的高度重視,針對其關鍵問題展開了研究,并取得了階段性成果。目前,國內研究熱點主要集中在CR系統中的跨層、動態介入技術、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
在認知無線電研究中,頻譜感知技術以其能夠實時、可靠、獨立、連續的對主用戶信號進行檢測而成為CR技術的重要基礎和基石。目前,頻譜感知技術可以分為:基于發射機的檢測、協作檢測以及基于干擾的檢測三類。其中,基于發射機的檢測有包括:能量檢測、匹配濾波器檢測和循環平穩特征檢測等方法,如圖1所示。在實際應用過程中,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 認知無線電的應用
(1)在無線區域網絡中的應用。IEEE 802.22工作組已將認知無線電技術確定為無線區域網絡(WRAN)的核心技術,并應用于電視廣播頻段。目前IEEE 802.22工作組正在研究基于認知無線電技術的MAC 協議標準的制定和WRAN 的物理層等工作。
(2)在超寬帶(UWB)中的應用。認知無線電技術能夠在幫助UWB 實現協作共存策略方面起到主要作用[4],CR技術與 UWB 技術相結合以達到抗干擾的目的已成為當前超寬帶(UWB)領域研究的重中之重。
(3)在無線局域網(WLAN)中的應用。認知無線電的優勢在于頻譜檢測和管理,完全可以在無線局域網(WLAN)中引入認知無線電技術。現階段針對無線局域網(WLAN)環境下CR技術的研究主要集中在對應用標準的制定上。
(4)在全球微波接入互操作性(WiMAX)中的應用。全球微波接入互操作性(WiMAX)的應用與發展面臨著眾多的問題,其中人們最為關注的是頻率問題,怎樣解決WiMAX頻率利用率問題成為認知無線電技術發展的熱點問題。
4 結論
無線通信和個人通信,在過去的幾十年中得到了飛速的發展,各種系統架構、協議標準和新興的網絡架構也飛速發展,這就使得現有的頻譜資源變得異常緊張,認知無線電技術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,對現有研究成果進行分析總結,并從認知無線電技術的背景、概念、發展現狀及其應用幾方面加以闡述。
參考文獻 :
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[3]張國偉.認知無線電網絡中頻譜感知技術研究[D].山東大學,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:無線認知網絡。endprint