基于無線電監測技術的認知無線電頻譜檢測研究

王正

摘 要：隨著社會的進步，科學技術的不斷提升，促進了無線電監測技術的飛速發展，使其內容更加的豐富，出現了越來越多先進的技術，其中包括了認知無線電頻譜檢測技術，這項技術的出現進一步提高了無線電檢測技術的性能，更好地對信號干擾源進行定位，為無線電更好的傳播提供了一定幫助。為了使人們對這項技術更好的了解，本文對基于無線電監測技術的認知無線電頻譜檢測進行了研究，首先，對無線電監測技術進行了簡單的分析，然后具體的對認知無線電頻譜監測技術進行了探討，為推動我國無線電技術更好發展貢獻出自己的一份力量。

關鍵詞：無線電監測技術；認知無線電；頻譜檢測技術

中圖分類號： TN014 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-178-2

0 引言

當前階段中，無線電技術被廣泛的應用到了各個領域當中，為推動社會的發展起到了重要作用。但是，在對其應用的過程中，常常會受到資源不足的影響，而使其出現各種問題，嚴重制約了無線電技術的正常應用。因此，合理地對頻譜進行檢測具有重要的意義。

1 無線電監測技術

當前階段中，加強了各種類型無線電設備的應用，從而產生出了一項新的技術，即無線電檢測技術，這項技術應用的過程中，利用相應的方法對信號進行監聽與測量，分析出其中包含的信息，從而確定其是否為有效的信號，并對不良信號進行處理，從而使無線電設備更好地運行。無線電監測網絡中主要包括了控制中心、固定監測測向站、搬移站等五個模塊，通過拓撲的方式連接到一起，從而完成整個監測工作，如圖1所示。

根據監測技術中功能的不同，還可以將其分為兩個系統，一種為監測系統，該系統監測的范圍較廣，可以對30～3000MHz頻段的信號進行監測，不僅具有較高的監測效率，能夠準確地確定出若干個頻率信號的分布，而且能對背景噪聲進行一定的了解。并且，該系統運行的過程中，設定出不同的門限，可以對頻道利用率以及信道占用度進行任意時間段內的測量統計。從信號分析的角度來說，可以對信號的頻率、功率等所有參數進行監測，并根據監測的結果與臺站數據庫進行對比，從而確定出非法信號；另一種為測向系統，該系統運行的過程中，通過各測向站的監測，收集相應的數據，對數據分析與處理后繪制出相應的概率圖，并利用收斂統計的方法，將其有效的體現到電子地圖中。當信號為合法信號時，會將其與臺站數據庫進行對比，從而核實信號源的身份，根據信號源的身份來變更定位結果[1]。

2 認知無線電頻譜檢測技術

2.1 單點頻譜檢測技術

①匹配濾波器法。利用該種方法進行檢測時，可以獲得最大的信噪比，其沖激響應可以利用公式h（f）=KS（f）×edf表示，式中，K為常數，S（f）表示頻譜函數。實際運行的過程中，識別出信號當中的信息，并通過這些信息實現與待測信號的時域和頻域上的同步，從而將信號恢復到原本的狀態。但是，由于環境中通常會存在很多的信號，無法提前了解信號的參數。因此，該技術的檢測效果不是很好[2]。

②能量檢測。利用該種方式對頻譜進行檢測時，不會受到引號種類的影響，只是在檢測之前，根據信號有、無的情況，對信號功率進行假定，從而完成整個檢測工作。該技術運行的過程中，首先將信號在一定時間內的功率進行收集，并求出其平均值，并將其與預設門限進行比較，從而確定出其是否為合理的信號。對該檢測技術進行衡量時，通常利用Marcum Q函數完成的，假設寬帶為W，檢測用時為T，預設門限為V′t，求得虛警概率為：Pf=，式中Γ（a，b）表示為伽瑪函數，從而推斷出檢測概率：Pd=QTM（，），式中QTM（，）為Marcum Q函數。利用該種方法檢測時，門限常常會受到噪聲因素的影響，使兩者融合到一起，對檢測的結果造成了影響[3]。

③周期特性檢測。通過對信號與噪聲進行對比研究可以發現，兩者之間存在一個非常明顯的特點，即信號具有周期性的特點，而噪聲則沒有這一特點。因此，在該特點的基礎上研究出了周期性檢測的方式。根據 Fourier函數可以發現，當信號存在周期性的特點時，具有以下公式：R=（τ）=×

fx（t+τ/2）x*（t+τ/2）edt，求出的結果即為循環自相關強度，同時，譜相關函數為S=Resp（-2jπfτ）dτ，實際應用的過程中，主要通過以下三個流程完整檢測工作：根據信息的實際情況，產生相應的函數S，而數據內信息的含量具有一定的限度，從而使其數據長度在一定的范圍內。因此，可以根據信息的長度對R進行預測；其次，利用該函數進行搜索，獲得相應的循環頻率，即尋找出最大值；最后，根據尋找出的最大值，最初判斷[4]。

2.2 多點協作頻譜檢測技術

①相關檢測技術。利用該技術檢測時，需要根據PU信號，在SU中插入相應的導頻，并將其與現有的序列相關，接收端的濾波器會對這一相關性進行檢測，不僅可以提取到醉倒的信噪比，而且檢測的時間更少。利用該方法時，對信息的準確程度具有非常高的要求，如信息的準確性較低，會對最終的結果造成很大的影響。同時，對信相關號調解時，要保證兩者同步的進行。

②特征檢測技術。不同的信號當中，具有不同的特征，利用該種方法對信號進行檢測時，通過這些特征來完成檢測工作的。該方法檢測的過程中，會根據信號的不同特征，繪制出相應的信號普，該圖譜具有一個非常明顯的優勢，即受到其他信號干擾時，也能夠在圖譜中仔細的辨別出來。

③本振泄漏功率檢測技術。接收機工作的過程中，需要對高頻信號進行一定的處理，從而產生了相應的頻率的信號，而低頻信號的傳播性更強。因此，這些信號傳輸的過程中，會通過天線傳播到外界中。所以，利用該種方式進行檢測時，通過對接收機本振泄露功率進行檢測，尋找出是否存在泄露的信號，從而確定出接收機是否處于運行狀態。

④干擾溫度檢測技術。接收機運行的過程中，常常會產生一定的溫度，同時環境也會存在一定的溫度，這些溫度會對檢測造成一定的干擾，如接收機的干擾溫度較低時，不高于最大限度時，通過對接收機進行調整，可以有效地對相應的頻段空洞進行應用。如果應用該技術，干擾溫度較大，高于限定溫度很多時，說明該區域的頻帶存在問題，通信性能非常低，使用的效果不是很好，應立即將其關閉。如干擾溫度較低，說明頻帶良好，通行性能較強，能夠很好的對其進行應用，可以將接收器連接到該頻帶當中[5]。

3 總結

綜上所述，當前的無線電監測技術當中，認知無線電具有重要的作用，而在該技術中，根據其性能的不同，可以分為很多不同的技術，不同的技術具有不同的優缺點。因此，實際應用的過程中，需要結合檢測的實際情況，選擇出最合理的技術進行應用，使檢測結果更能符合要求，推動無線電監測技術更好的發展。

參 考 文 獻

[1] 劉志強，余莉，韓方劍，等.應急通信系統中基于認知無線電的動態頻譜分配技術方案[J].數字技術與應用，2016（02）：50-52.

[2] 張納溫，李樹彬，李松，等.基于STFT-WVD聯合的認知無線電頻譜感知分析與仿真[J].無線電工程，2016（05）：22-24+98.

[3] 劉毅.基于認知無線電技術的動態頻譜分配方案研究[J].電子制作，2015（07）：29.

[4] 李鑫濱，韓松，劉志新，等.基于次用戶檢測能力的認知無線電頻譜共享博弈[J].北京理工大學學報，2015（04）.