认知无线电的关键技术和应用研究
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汇报人:文小库2023-11-17•认知无线电技术概述•认知无线电技术的原理与技术•认知无线电技术的优势与挑战•认知无线电技术的发展趋势与展望•认知无线电技术的实际应用案例认知无线电技术概述01认知无线电(Cognitive Radio, CR)是一种智能无线电通信技术,能够感知并理解周围的无线电环境,动态地调整其传输参数,如频率、功率等,以提高无线频谱的利用效率。
认知无线电的特点主要包括灵活性、自适应性、智能性和环保性。
它能够根据无线电环境的实时变化来动态调整传输参数,以适应不同的通信需求和保障通信质量。
此外,认知无线电还具有节能环保的优势,能够有效地利用无线频谱资源,缓解频谱资源紧张的问题。
定义和特点VS认知无线电技术的研究始于20世纪90年代,随着无线通信技术的快速发展和频谱资源的日益紧张,认知无线电技术逐渐成为研究的热点。
各国政府和企业纷纷投入大量的人力和物力资源进行认知无线电技术的研究和开发。
目前,认知无线电技术已经取得了显著的进展,各种先进的认知无线电技术和系统不断涌现。
未来,认知无线电技术将继续朝着智能化、自适应性和节能环保等方向发展,为无线通信技术的发展带来更多的创新和突破。
认知无线电技术的历史与发展认知无线电技术可以应用于各种无线通信系统,如移动通信、卫星通信、物联网、智能家居等。
在这些系统中,认知无线电技术可以通过感知周围无线电环境的变化,动态地调整传输参数,提高频谱利用效率,保障通信质量。
例如,在移动通信系统中,认知无线电技术可以感知并避免干扰,提高频谱利用效率,增加网络容量和覆盖范围。
在卫星通信系统中,认知无线电技术可以通过动态地调整传输参数,适应不同卫星的运动轨迹和通信需求,保障通信质量。
认知无线电技术的应用场景认知无线电技术的原理与技术02认知无线电技术通过感知无线电环境,理解信号传播特性,从而获取空闲频谱的机会。
通过构建频谱地图,对频谱使用情况进行记录和分析,为后续的频谱管理和优化提供数据支持。
认知无线电安全关键技术研究一、综述随着无线通信技术的快速发展,认知无线电技术应运而生。
认知无线电是一种能够在动态环境中感知并利用空闲频谱的智能无线通信技术,它能够提高频谱利用率,减少干扰和节约成本。
认知无线电技术在提高频谱利用率的也带来了许多安全问题。
本文将对认知无线电安全的关键技术进行综述,包括频谱感知、频谱分配、接入控制、隐私保护等方面。
在频谱感知方面,认知无线电需要能够准确地检测和识别主用户信号和其他非授权用户的信号。
常用的频谱感知方法有匹配滤波器、循环平稳特征分析、小波变换等。
这些方法在复杂多变的无线环境中,往往会出现误判或漏检的情况,影响认知无线电的安全性能。
频谱分配是认知无线电系统的核心任务之一,其目标是在保证主用户服务质量的前提下,最大化非授权用户的收益。
频谱分配策略的选择直接影响到认知无线电系统的性能。
常见的频谱分配方法有固定频率分配、动态频率分配、比例公平分配等。
这些方法在面对快速变化的网络环境和用户需求时,往往难以实现最优的频谱分配。
接入控制是认知无线电系统中保证主用户权益的重要手段。
接入控制策略的选择直接影响到认知无线电系统的稳定性和可靠性。
常见的接入控制方法有基于规则的方法、基于博弈论的方法、基于机器学习的方法等。
这些方法在面对复杂的无线环境和用户行为时,往往难以实现有效的接入控制。
隐私保护是认知无线电技术中亟待解决的问题之一。
由于认知无线电系统需要收集和处理大量的用户信息,因此存在泄漏用户隐私的风险。
常用的隐私保护方法有匿名化技术、加密技术、差分隐私等。
这些方法在面对复杂多变的无线环境和用户需求时,往往难以实现完全的隐私保护。
认知无线电安全关键技术的研究仍然面临着许多挑战。
未来的研究需要综合考虑频谱感知、频谱分配、接入控制、隐私保护等多个方面,以实现更高性能、更可靠、更安全的认知无线电系统。
1. 认知无线电技术的快速发展及其在军事和民用领域的广泛应用随着无线通信技术的不断进步,认知无线电技术(Cognitive Radio Technology)应运而生。
认知无线电技术的研究与优化认知无线电技术是近年来发展最为迅速的无线电技术之一。
其核心思想是通过对无线电频谱的实时监测和分析,实现对无线电频道的自适应管理和智能分配。
因此,它被广泛应用于无线电资源共享和频谱利用效率提高的领域。
本文将从认知无线电技术的原理、应用领域以及研究与优化方向三个方面,为读者详细介绍认知无线电技术。
一、认知无线电技术的原理认知无线电技术的核心是通过实时监测和分析无线电频谱,获取频道的使用状况、空余容量等信息,从而实现对频谱的自适应管理和智能分配。
其优点是可以最大程度地提高频谱的利用效率,避免频谱的浪费和瓶颈发生。
认知无线电技术通常由以下五个主要模块组成:1.感知模块:监测和获取频谱信息。
2.推理模块:处理并分析感知模块采集的频谱信息,识别出当前频率和频道的使用情况,以及可用频道的数量和容量等相关信息。
3.规划模块:根据推理模块的结果,制定出合理的频道分配方案。
4.执行模块:根据规划模块的方案,执行相应的频道分配和调度操作。
5.反馈模块:监测和评估执行模块的操作效果,从而不断优化系统的性能和效率。
二、认知无线电技术的应用领域认知无线电技术可以应用于多个领域,如无线电资源共享、物联网通信、移动通信等。
下面将分别阐述其在这些领域中的应用场景和具体实现方式。
1.无线电资源共享。
传统的无线电频谱管理方式是采用独占或分段的方式,导致频谱利用效率低下和频谱浪费。
而认知无线电技术可以通过对频谱进行智能识别和分配,实现多用户共享同一频谱,从而最大化地提高了频谱利用效率。
例如,无线电电视的频谱资源一般处于一种相对稳定的状态,而认知无线电技术可以将这些空闲的频率分配给无线局域网或蜂窝通信等其他应用,以增强频谱利用效率。
2.物联网通信。
随着物联网智能家居、智能医疗等应用的快速发展,对于频谱的需求也在不断增长。
而传统的物联网无线通信方式存在频谱资源有限、信道干扰严重等问题。
而认知无线电技术则可以通过对频率的实时检测和分析,选择最优的频谱资源和信道,从而实现物联网通信的高效性和可靠性。
超宽带认知无线电的关键技术研究概要超宽带认知无线电(Cognitive Radio, CR)是一种新型的无线通信技术,它通过实时感知、学习和优化无线电环境来提高频带利用率和网络性能。
在传统的无线通信中,频谱资源被固定分配给特定的用户或系统,导致频谱利用率低下。
而CR技术则能够通过智能化的方法,根据具体的无线环境和通信需求,实时调整频谱使用策略,提高频带利用效率。
首先,频谱感知是CR技术的基础,也是CR系统实现自适应频谱使用的关键。
频谱感知通过对周围无线环境的实时监测和分析,获取空闲频谱的信息,为CR系统提供频谱资源的选择和动态分配。
频谱感知的关键技术包括能量检测、频谱监测、频谱分析等,通过这些手段可以实现对无线环境的深入了解,发现和分析可用的频谱资源。
其次,自适应调制与编码是CR系统实现高效利用频谱的重要手段。
传统的调制与编码技术通常采用固定的调制方式,无法适应不同的无线环境和通信需求。
而CR系统则可以根据频谱感知的结果和通信要求,动态选择合适的调制方式和编码方案,以提高系统的吞吐量和传输可靠性。
自适应调制与编码技术需要考虑多个因素,如信道质量、频谱利用率、传输延迟等,通过智能化的算法和优化方法,实现最佳的调制与编码选择。
功率控制是CR系统实现频谱共享和干扰管理的重要技术。
CR系统共享已经被其他用户或系统占用的频谱,需要避免对原有用户的干扰。
因此,CR系统需要通过控制传输功率,使其在合理的范围内,并根据实时的频谱感知结果进行调整。
功率控制技术可以通过动态调整传输功率和分配资源,以最大化系统性能,实现频谱资源的有效利用。
最后,频谱管理是CR技术实现频谱共享的关键技术。
频谱管理涉及到频谱的分配、调度和协调等方面。
传统的频谱管理方法通常是通过固定的频谱分配方式进行管理,而CR系统通过频谱感知和动态频谱分配等技术,实现对频谱资源的动态管理。
频谱管理涉及到多个问题,如频谱共享机制、频谱分配策略、频谱交换和协商等,需要综合考虑各种因素,使不同用户和系统能够共享频谱资源,提高频带利用率。
认知无线电原理及应用无线电通信是现代社会中不可或缺的一部分,它在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
然而,随着无线电频谱资源的日益紧张,如何更有效地利用这些资源成为了一个亟待解决的问题。
认知无线电技术应运而生,它通过对无线电频谱的认知和智能化管理,实现了频谱资源的高效利用。
认知无线电的原理是基于对无线电频谱的感知和分析。
它通过感知周围的无线电环境,包括频谱利用情况、信号强度等信息,来判断当前的频谱资源是否被占用。
如果频谱资源没有被占用,认知无线电可以利用这些空闲的频谱资源进行通信。
如果频谱资源已经被占用,认知无线电可以通过与其他设备的协调和谐共享频谱资源,以避免干扰和冲突。
认知无线电技术的应用非常广泛。
首先,它可以提高无线电频谱的利用效率。
传统的无线电通信系统中,频谱资源被静态地分配给各个用户,导致频谱资源的浪费。
而认知无线电可以根据实际需求动态地分配频谱资源,使得频谱资源得到最大程度的利用。
其次,认知无线电可以提高无线电通信的可靠性。
通过对无线电环境的感知和分析,认知无线电可以自动调整通信参数,以适应不同的环境条件,从而提高通信的质量和可靠性。
此外,认知无线电还可以提供更安全的通信服务。
通过对无线电环境的监测,认知无线电可以及时发现和干扰非法设备,保护通信的安全性。
认知无线电技术的发展还面临一些挑战。
首先,认知无线电需要准确地感知和分析无线电环境,这对硬件和算法的要求非常高。
其次,认知无线电需要与传统的无线电通信系统进行兼容和协调,以确保无缝的切换和共存。
此外,认知无线电还需要解决频谱资源分配的公平性和效率性问题,以保证各个用户的利益和通信质量。
尽管面临一些挑战,认知无线电技术的前景依然广阔。
随着无线电频谱资源的日益紧张,认知无线电技术将成为未来无线通信的重要发展方向。
它将为无线通信提供更高效、可靠和安全的服务,推动无线通信技术的进一步发展。
总之,认知无线电技术通过对无线电频谱的认知和智能化管理,实现了频谱资源的高效利用。
面向医疗应用的认知无线电技术研究第一章绪论随着医疗技术的不断进步和人口老龄化趋势的日益凸显,对于医疗监测与诊断领域的需求也更加迫切。
而在这一领域,认知无线电技术已成为一种新兴的技术手段,具有广阔的应用前景。
本文将介绍认知无线电技术及其在医疗领域中的应用。
第二章认知无线电技术概述认知无线电技术是一种智能无线通信的新型技术手段,其核心在于采用了智能算法来对无线电频率进行感知和分配,以实现对频谱资源的高效利用和共享。
认知无线电技术主要包括以下几方面的技术要素:1. 频谱感知技术:通过对无线电频谱的感知,实现无线电频率资源的动态利用,以避免频谱资源的浪费和冲突。
2. 动态频谱分配技术:根据无线电频率的感知结果,实时进行频率的分配和调整,以避免频率资源的冲突和干扰。
3. 信道识别技术:对于无线信号的干扰和噪声进行分析,以识别合法信号和非法干扰信号。
4. 自适应调制技术:根据信号质量和带宽的变化情况,自适应调整调制方式和带宽,使得无线通信系统的带宽利用效率更高。
5. 高效的能量控制技术:通过智能算法对能量进行控制,以提高无线电频率资源的利用效率。
6. 安全和保密技术:对于无线电频率资源的访问和使用进行安全控制和保密处理。
第三章认知无线电技术在医疗领域中的应用认知无线电技术在医疗领域中具有广阔的应用前景,主要体现在以下几个方面:1. 医疗监测和诊断:认知无线电技术可以实现对医疗监测和诊断过程中产生的生理数据进行可靠的传输和处理,以实现对病人生理状态的有效监测和诊断。
2. 医疗信息传输:认知无线电技术可以实现对医疗信息进行可靠的传输和分享,以提高医疗资源的利用效率和医疗服务的质量。
3. 医疗人员通信:认知无线电技术可以实现医疗人员之间的有效通信,以提高医疗团队的协作效率和医疗服务的质量。
4. 医疗设备监测:认知无线电技术可以实现对医疗设备的有效监测和故障预警,以避免医疗设备的故障给病人带来的风险。
第四章可行性分析认知无线电技术在医疗领域中的应用具有广阔的发展前景,同时也面临一些挑战和限制。
认知无线电技术在通信电子中的应用通信电子一直是技术发展的重要领域,它不仅在民用与军事领域中发挥着重要作用,而且也直接关系到人们日常交流的质量和便利。
近年来,认知无线电技术被广泛应用于通信电子中,成为新时代通信技术的重要一环。
本文将探讨认知无线电技术在通信电子中的应用。
一、认知无线电技术的基础认知无线电技术是指通过对无线电环境的感知和认知,实现通信质量和资源利用效率的最大化。
认知无线电技术的核心在于动态频谱管理,通过自适应技术使无线电频谱的利用更加高效。
传统的无线电通信技术对于频谱的利用是静态的,也就是在频率和功率的上限下静态分配,但是这种方式不能有效利用无线电信道资源。
而认知无线电技术通过对周围环境的感知和监测,可以动态地管理无线电频谱资源,让频段利用更加高效和可靠。
二、认知无线电技术的应用1. 无线电通信认知无线电技术可以在无线电通信中实现动态频谱管理,通过优化无线电信道的使用,提高频谱的利用率,节省通信资源,提高通信质量和速度。
同时,认知无线电技术还可以实现多无线电设备之间的动态无缝切换,让无线电通信更加高效和可靠,提供更好的服务质量。
2. 无线电网络认知无线电技术可以在无线电网络中实现无线电频道扫描和选择,通过优化无线电频道的选择和管理,提高频谱利用率和通信速度,使无线电网络更加高效。
此外,认知无线电技术还可以实现无线电网络的自组织和自治,使无线电网络在复杂环境中更加灵活和可靠。
3. 无线电传感器网络无线电传感器网络是一种无线电网络的变种,它可以在物联网和智能城市等领域中得到广泛应用。
认知无线电技术可以在无线电传感器网络中实现通过动态频谱管理,提高传感器网络的通信质量和资源利用效率。
同时,认知无线电技术还可以实现多无线电设备和传感器节点的无缝切换,使传感器网络更加高效和可靠。
三、认知无线电技术的未来未来,随着智慧城市、物联网、5G等领域的逐渐发展,认知无线电技术将得到广泛应用。
认知无线电技术将成为通信电子领域中的重要发展方向,通过动态频谱管理,实现通信资源的高效利用,提高通信质量和速度,为未来的无线通信注入新的活力。
认知无线电技术的研究与应用随着科技的不断发展,人们对无线电技术的需求也日益增加。
然而,这种高科技的应用也带来了很多问题。
比如,频谱资源不足、频段干扰等诸多问题。
因此,为了解决这些问题,认知无线电技术应运而生。
一、认知无线电技术的基本概念认知无线电技术是指利用机器学习、信息论等多学科交叉知识,使得无线电设备在使用周围的空闲频率资源时,能够自适应调整自身的工作参数以满足现有通信的需求。
认知无线电技术可以根据定义分为两部分。
一部分是无线电技术,另一部分是认知技术。
认知技术可以理解为人类的认识能力,而它在认知无线电技术中的体现,主要是建立一个智能学习模型,从而分析感知到周围环境的信息,判断当前频段是否可以使用,并自适应地调整自身的参数,减少无线电频段的相互干扰,提高频谱利用效率。
二、认知无线电技术的工作原理认知无线电技术的工作原理可以分为信道感知、信道评估和动态频谱访问等几个部分。
信道感知指的是利用无线电设备感知到周围的空闲频段,获取当前的频谱资源。
信道评估是根据已有的通信信息来判断可用频谱资源的可达和拥挤程度。
动态频谱访问是指根据信道评估的结果来调整自身的参数,以获得更好的通信质量。
三、认知无线电技术的优势认知无线电技术的优势主要体现在以下几个方面:1.提高频谱利用率认知无线电技术可以利用空闲频段,提高整体的频谱利用率,从而减少频段间的相互干扰,提高通信质量。
2.适应不同通信环境认知无线电技术可以自适应调整自身的参数,以适应不同的通信环境,保证通信质量更加稳定。
3.降低能耗认知无线电技术可以将无线电设备调整到最佳工作状态,减少不必要的功率消耗,从而降低能耗。
4.提高频段利用效率认知无线电技术可以判断周围环境的信息,选择最佳的频段,从而提高频段利用效率。
四、认知无线电技术的应用认知无线电技术可以运用在很多领域,如智能穿戴设备、无人机、增强现实等等。
以下以无人机的应用为例进行说明。
目前,无人机已成为现代战争中的重要利器。
认知无线电技术的实践与应用无线电技术是一种非常重要的通信技术,在现代社会中得到了广泛的应用,它可以让我们远距离传输信息和数据,实现声音、图像等多种信号的传递和接收。
认知无线电技术是一种基于软件定义的无线电技术,它不仅可以提高无线网络的效率和频谱利用率,还可以在一定程度上解决无线电频谱资源分配的问题。
在这篇文章中,我将详细介绍认知无线电技术的实践和应用。
一、认知无线电技术的基本原理认知无线电技术是一种基于软件定义的无线电技术,它可以通过电子设备对无线电频谱进行感知和分析,以实现对无线电频谱的监测、控制和管理。
其基本原理是利用电子设备对无线电频谱进行感知和分析,测量无线电频谱的使用情况,进而动态地分配频谱资源,实现有效的无线电资源管理。
认知无线电技术主要有三个基本方面,包括频道利用率感知、频率谱特征感知和信道状态感知。
其中,频道利用率感知主要是针对无线电频谱的使用情况进行监测和分析,以确定可用的频谱。
频率谱特征感知则指对无线电频谱的物理特性进行感知和分析,以确定不同频谱使用方式的影响。
信道状态感知主要是对无线电信道的状况进行感知和分析,以确定可用的信道。
二、认知无线电技术的实践应用认知无线电技术在实践应用中有许多优势,比如可以大大提高无线网络的频谱利用率,也可以实现无线网络的自组织和自适应,让无线电频谱资源得到更好的利用。
下面,我将分别介绍认知无线电技术在无线网络、机器学习和无线电安全等方面的应用。
1. 无线网络应用在无线网络方面,认知无线电技术可以大大提高无线网络的频谱利用率,从而提高网络的容量和带宽。
例如,在无线广播电视等非常规的频谱资源中,利用认知无线电技术可以判断出哪些部分的频谱可用,避免频率干扰和频谱浪费。
此外,认知无线电技术还可以运用于无线移动通信、智能交通、无人机、物联网等领域,提高整个网络的效率和可靠性。
2. 机器学习应用认知无线电技术在机器学习领域也有广泛的应用。
例如,可以使用机器学习方法对无线电频谱进行感知和分析,从而可以更快地识别和管理频谱资源。
2007年第7期,第40卷 通 信 技 术 Vol.40,No.07,2007 总第187期Communications Technology No.187,Totally认知无线电的关键技术和应用研究刘 元①,彭 端②,陈 楚①(①广东工业大学信息工程学院,广东 广州 510006;②广东工业大学实验教学部,广东 广州510006)【摘 要】认知无线电是一种新的智能无线电技术,它通过动态的接入频谱为用户提供高容量的服务,能极大的改善现有的低效的频谱利用率。
文章重点分析了认知无线电中频谱检测、频谱管理、功率控制等关键技术,以及认知无线电在超宽带、Mesh网、无线区域网的应用现状,最后探讨了认知无线电发展需要关注的难点问题。
【关键词】认知无线电;频谱检测;频谱管理;功率控制【中图分类号】TN929【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2007)07-0050-03 Investigation on the Key Techniques and Applications of Cognitive RadioLIU Yuan①, PENG Duan②,CHEN Chu①(① College of Information Engineering, Guangdong University of Technology,Guangzhou Guangdong 510006, China;② Department of Experiment Education, Guangdong University of Technology, Guangzhou Guangdong 510006, China)【Abstract】Cognitive radio is a new intelligent radio technique, it can provide large capacity services for users by dynamic spectrum access, improve the ineffective utilization of spectrum in existence. This paper starts with the concept of cognitive radio, focuses on the key techniques, such as spectrum detection, spectrum management and power control, as well as the applications of cognitive radio in ultra-wide-band, Mesh network and wireless area network. Finally it discusses the possible problems of cognitive radio which need to be paid attention to in its future development.【Key words】cognitive radio; spectrum detection; spectrum management; power control0 引言无线通信频谱是一种有限的宝贵资源,目前主要是由国家统一管理、统一授权使用。
每一个无线通信系统独立地使用一个频段,以使各个不同的系统互不干扰。
这种授权的、静态(固定)的频谱分配方式可以有效地避免系统间的干扰。
但是,随着无线通信业务和需求的快速增长,频谱资源的缺乏日益严重,美国联邦通信委员会(FCC)研究报告指出频谱的使用情况极不平衡:一些频带大部分时间没有用户使用,另一些频带只是偶尔使用,而剩余频带的使用则竞争很激烈[1]。
因此,在各地区、各时间段里充分利用空闲的频带,提高频带的利用率,成为人们非常关注的问题。
1999年,J.Mitola博士提出了认知无线电(CR)的概念。
认知无线电是一种智能的无线通信技术,它能够连续不断地感知周围的通信环境,通过对环境信息的分析、理解和判断,然后通过无线电知识描述语言(RKRL)自适应地调整其内部的通信参数(如发射功率、工作频率、编码方式等)以适应环境的变化。
其核心思想是通过检测哪些频谱处于空闲状态,在不影响授权用户的前提下智能地选择和利用这些空闲频谱,从而提高频谱的利用率。
1 CR的关键技术1.1 频谱检测频谱空洞是指分配给授权用户但在一定的时间和具体的位置该授权用户没有使用的频谱。
如果将待检测的频谱分成三种情况:黑色区域,常被高能量的局部干扰所占用;灰色区域,有部分时间被低能量干扰所占用;白色区域,只有环境噪声而没有射频干扰占用。
一般情况下,白色区域和有限度的灰色区域可被等待的用户所使用。
频谱检测的任务就是寻找合适的频谱空洞并反馈至发送端进行频谱管理和功率控制。
在CR系统中,频谱检测不仅对频谱空洞的检测起决定作用,同时也对频谱状态进行监测。
典型的频谱检测技术有两种:一种是基于发射机的能量检测,另一种是基于接收机收稿日期:2007-04-26。
基金项目:广州市应用基础研究项目(2006JI-C0331)。
作者简介:刘 元(1984–),男,硕士研究生,研究方向为宽带移动通信系统;彭 端(1963–),男,副教授,博士,硕士生导师,主要从事宽带移动通信系统与网络研究工作;陈 楚,男,硕士研究生,主要研究方向为宽带移动通信系统技术。
50的干扰温度检测。
1.1.1 能量检测能量检测是检测频带是否被授权用户所占用[2],在文献[3]中提出,如果接收机不能够接收到足够的主用户信息,比如说接收机只收到随机高斯噪声的功率,那么能量检测是最佳的检测方案。
但是能量检测很容易受到不确定噪声的影响,为解决这一问题,A.Sahai等人利用主发射机的导频音信号以提高能量检测的精确度[3]。
能量检测的另一缺点是不能检测到信号的类型而只能够检测到信号是否存在。
由于容易实现,所以现行对主用户的检测一般都采用能量检测 [3,4]。
1.1.2干扰温度检测目前的无线电环境是以发送端为中心的,要求发送的信号功率在设计中大于某一个噪声底限。
由于无线电环境经常出现不可预测的干扰使系统的噪声增大,引起传输性能下降,为了避免这种情况,FCC提出了一种新的干扰度量标准——干扰温度[5],无线电环境从传统的以发送端为中心转变为以发送端和接收端的自适应实时交互为中心。
干扰温度表征了在某频带和某特定的地理位置无线电环境,干扰温度检测必须解决以下问题:1)预先准确地测得干扰源带来的干扰;2)准确地设计一个合适的干扰门限,只要引入的干扰不超过这一门限,系统就可以正常的工作。
可以用多窗方法估计干扰温度的功率谱,多窗估计同奇异值分解法相结合能够有效地测量无线环境中的噪声功率谱。
另外,早期的检测方法有周期平稳过程特征检测,但并不能满足可靠的检测概率要求[3]。
A.Fehske等人将基于神经网络的模式识别技术应用于循环频谱分析,能够提高检测的效率和可靠性[6]。
B.Wild等人提出了一种本振泄露的检测方法,通过检测本振泄露功率来判断主接收机所使用的信道,可以准确地定位主用户,同时次用户也可以利用这些信息确定工作频段[7]。
D.Cabric等人采用物理层和MAC层的跨层设计联合检测方法,通过加强多用户之间的合作来提高检测能力[8]。
1.2 频谱管理频谱管理又称频谱分配,CR系统采用动态频谱分配(DSA)方案。
目前CR技术的DSA研究主要是基于频谱池(Spectrum Pooling)这一策略,其基本思想是将一部分用于不同业务的频谱合成一个公共的频带,并将整个频带划分为若干个子信道。
基于频谱池策略的DSA主要目的是信道利用率的最大化,同时考虑用户接入的公平性。
F.Caper等人提出了一种智能的动态DSA方式,该方式的思路是:CR在各个频段连续地检测是否有授权用户,如果检测到授权用户在使用频段,非授权用户暂时不得使用该频段;反之,非授权用户可以使用该频段。
如果非授权用户在工作中发现授权用户开始使用这个频段,则立刻让出该频段,切换到其他合适的频段继续工作。
这种方法使授权用户拥有最高的频谱使用优先权,优先级较低的用户可以和授权用户分时段共享频谱,以达到频谱资源的充分利用[9]。
J. Mitola提出了无线礼仪协议[10],规定了用户之间频谱使用的协商机制,包括频谱租用协议、补偿协议、优先级协议。
在文献[11]中提出了一种基于标签的机制,可以识别用户的优先级,能够很好地改善系统的性能。
L.Cao提出了一种本地讨价还价(LB)方案,可以提高频谱的利用率和公平性,同时降低了系统的复杂性[12]。
在文献[13]中提出了一种基于规则的频谱分配方案,其思路是用户的频谱分配不是根据与其他用户之间的合作,而是根据既定的规则。
这个方案会使系统的性能有轻微的下降,但是通信中的过载现象明显减少。
Q.Zhao提出了发收机握手(Transmitter Receiver Handshake)方法用于频谱分配,可以获得很好的性能[14]。
1.3 功率控制在CR系统中采用分布式功率控制以扩大通信系统的工作范围,而每个用户的发射功率是造成其他用户干扰的主要原因,因此功率控制是CR系统的关键技术之一。
在多用户传输的CR系统中,发送功率控制受到给定的干扰温度和可用频谱空洞数量的限制[15],目前解决功率控制这一难题的主要技术是对策论和信息论。
多用户CR系统的功率控制可以看成一个对策论的问题,对策论可以划分为合作对策和非合作对策。
如果不考虑非合作对策,看成完全的合作对策,这样功率控制则简化成一个最优控制问题[16]。
但这种完全的合作在多用户系统中是不可能的,因为每个用户都试图最大化自己的功率,所以功率控制被归结为一个非合作对策。
目前主流技术是用Markov对策进行分析,Markov对策是将多步对策看成一个随机过程,多用户CR的功率控制问题就可看成是Markov对策进行分析解决。
实现功率控制的另一方法是基于信息论的迭代注水法,其基本思想是将系统的信道划分为若干个独立平行的子信道,将信道矩阵进行奇异分解,各个子信道的信道增益由相应的奇异值决定,发送端在增益较大的子信道上分配较多的功率,而在增益较小的子信道上分配较少的功率甚至不分配功率,从而达到传输容量的最大化。
2 CR技术的应用2.1 在UWB中的应用超宽带(UWB)技术被认为是未来多媒体宽带无线通信中最具潜力的技术,2002年FCC定义相对带宽大于25%或中心频率大于500 MHZ的带宽称为超宽带。
目前主要的UWB设计方案包括直接序列UWB方案和多频带OFDM-UWB方案,H.Yamaguchi等人论证了多频带OFDM-UWB方案更适合CR技术的应用[17]。