认知无线电的几种频谱感知方法研究

图２谱相关检测模型
收信号通过带宽为姚的滤波器， 时间为 检测 不， 误警概率计算公式为‘ ’ 牲
设信号为循环平稳且功率有限，则在时 间１ Ｔ ２ Ｔ ２上谱相关函数为 一 ／， ／ ］
弓Ｑ 二） ＝夕 性 气
） ｌ （
严 二 跳 ‘争” （ ⑦把。 小梦 一‘ ４ ）
【 阉安康，韩厚德． １ 提高真空绝热板绝热效 果的探索． 能量利用与研究【］２ ０ ， Ｊ．０ ５ １ ２
参考文献
科技资讯 Ｓ ＩＮ 任 ＆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ０ ＩＦ Ｒ Ｔ０ Ｃ〔 Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ０ Ｙ Ｎ Ｏ ＭＡ １Ｎ
高新 技 术
谱相关函数（ Ｃ ） Ｓ Ｆ 定义为
噪声能量， （ 二 一 闭 ，尸ｘ是标准正态 Ｑｘ １Ｆ ） （ ）
（） ５ 分 布 函数 。
盯 全 （， 。二 叮 ，‘ ｋ
模型判决方式为Ｌ ｓ ＝ ｌ
几
参考文献
。 。， 公 ｓ （ ，．职 曲ｅ ６ 率 为 ： ｔ ｎ ）
（） ８
川 Ｈ ｙ ｉ Ｓ ｏｎｔ Ｒ ｄ ：Ｂ ｉ ａｋ ．Ｃ ｇ ｌｖ ａｉ ｒｎ ｎ ｉ ｅ ｏ ａ 一
Ｅ Ｏ ｗｅｅ ｒ ｗｉ ｌ ｓＣ ｍｍｕ ｉ甜 ｏ ｓ ｍＰ ｄ ｅ ｓ ０ ｒｅ ｎ ｃ ｎ
， 份 Ｂ，
上式中， ｔ为接收检测时间。
９ （ ）
［ ａ ｉ ａＣ ｂｉ，Ｓ ｒ ｈ ｒＭｕ ａａ ， ２ ｎｊ ］Ｄ ｅ ａ ｒ ｌ ｃ ｈ ｄａ ｉ ｂｒｑ Ｒ ｂｒ Ｗ．Ｂ ｏ 氏 ｎ ｍＰｅ ｅｔｔ ｏ ｔ ｅ ｒ 记 ．Ｉ ｌｎｎ ｉ ｄ ｌ ａ ｏ ｎ １ ｕｓｉ 侧 ｔ ｓ 戈 ｒ 旋ｎ ｎ ｏｒＣ ｇ 一 拐ｅｎ ｍ ｕ ｔ ｓ ｇｆ ｏ ｒ Ｕ ｉ ｔ ｅＲ ｄ Ｃ． 卯ａ ｙ ｔ ｓａ ｄ ｏ ［Ｉ １ ｌ，Ｓ ｓ ｍ ｎ ｖ ａｉ ｓ ５ ｓ ｅ Ｃ ｍ ｕｅ ２０ ｏ ｒｎ ｒ，０ Ｃ 吐ｅｅｃ Ｒ ｏ ｏ ｏ Ｐ ｔＳ ４ ｅ ｅｒｆ ｃｄ ｔｅＴ ｒ 一 ｉ ｔ Ｓ ｍａ ｏ ｆ ｙ ｅ ｈｈＡ ｏ ｒＣ ｎｅ一 ｌ ｈｔ ｌ ｉ ｇ ｌ ｉ ｒ
１ 引言 随着无线服务和设备如移动通信、公共
安全、电视厂播等的出现，许多频段已经被 ‘ 分配给授权用户，然而我们扫描授权用户的 无线频谱包括收人富裕的城市地区和乡村偏 远地区 ，发现频谱资源没有得到充分的利 用，某些频段大部分时问里是空闲的，一些 频段只是部分的被占用，如何充分利用频谱 是迫切需要解决的问题。 认知无线电技术被认为是解决目 前无线 频谱低利用率的最佳方案，它是一个智能的 无线通信系统，具有环境感知和传输参数自 我修改的功能，通过对环境的理解实时改变 和调整它的内部状态， 适应外部无线环境的 变化， 从而实现频谱共享， 动态地增加网络和 个人用户的可用频谱总数， 为频谱分配提供了 一个 可能的解决方案川。 认知无线电系统中频谱感知的作用是尽 量快而准确地确定未被占用的频段，不准确 或者延时的频谱感知结果会给主用户带来有 害干扰，因此，频谱感知的速度和准确性是 极其重要的。 本文主要介绍了几种频谱感知方法，如 接收信号能量检测、循环平稳信号的谱相关 检测、本地振荡器的能量泄漏检测、协同频 谱感知等，并评价了各种方法的性能。
（） ６．
些自 身无吸气能力的真空板芯材，例如， 对 干大部分的开孔发饱塑料，需要在真空绝热 板内设置吸气剂与干燥剂来吸附由于隔气结 构的渗透和芯材释放气体而进人真空板内的 气体与水汽。吸气剂及干燥剂都是用来吸收 来自 真空绝热板内的气体，以维持板内真空 压力，保证真空绝热板的使用寿命。由干吸 气剂具有高度的选择性，因此，在选择吸气 齐的类型时，应根据芯材及隔气结构类型， 」 对真空板内可能出现的气体进行较为准确的 分析预侧。同时，根据真空板内气体的可能 数量及对真空板的预期使用寿命，确定吸气
１ Ｋ ｊ Ｖ ｃｉ ｕＰ ａ ．Ｅ ｒ ｄ一 ３ ｈｅ ． ，Ｖ ｈ ｎ ｎ ｇ ｅ ｌ ｍ ａ ｅｙ
枉 ｔ ｎ ｐ 女 ｎａ ｃ ｎ ｌ ｒｌｎ ｅｉ ａｎ ｉ ｆ ｃｕ 先ｌ ｅ ｏ ｏｓ ｉ ｔ一 ｅ ｕ
ａｎ ｈ ｎ ｌ ． ｎ ｌ ｊ ｔ ｇｃａｅ Ｃ ｉ
Ｍｉ ｔｒ Ｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｃ ｎ ｒｎ ｅ ｌ ａｙ ｏ ｉ ｎｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｅ ｃ ， ｏ ｅ
其中， 口是循环频率， 以 是ａ＝ 时 叉 ） ０ 只 噪声 下 功率 有 情况 的 谱密度， 是最 母切 终 检测到的信号的循环功率谱密度， 而考的
是要检测的Ｐ Ｕ信号的循环功率谱密度。 谱相关检测法的优点是基于信号特征离 散地分布在循环谱的循环频率中， 而背景噪 声和干扰在非零循环频率处不会呈现谱相关 特性，因而有较高的信号辨识能力；谱相关 的局限在于算法要进行２ 次傅里叶变换对信 号进行处理，它所能提供的只能是对傅立叶 频谱的补充，此外它的计算量很大，约为 ＤＦ Ｔ的两倍。
盯（） 了，
母仍 留
加 ，
假 振荡器 射功率为弓， 接收到 发 设 节点 的接收功率为尽 ， 且为直视传播，自由空
同 路径损耗为‘ ０卜； Ｊ 可以得出接收功 以 ９ 一，
一 一 ０ ， Ｄ＿ 一 ４ － － Ｐ ．Ｐ ￣２ ０ ‘ 月二 － ！口益 二 ）
传热效应 ，主要源于隔气结构材料的导热性
【 周立鸣， ］ ２ 钱立军． 真空绝热板． 新型建筑材 料【 ．０ ２（） ，，１． Ｊ ２０ Ｊ ４ 【 郭蜻华， 表面隔膜对真空绝热板绝热 ３ ］ 智欧． 性能的影响． 保温材料与建筑节能【 ｌ Ｊ． ２０ ，（ ， ） ０３７３ 协 ］杨春光， 徐烈， 张卫林一 种高 效绝热技术 真空绝热板Ｉ ２ ６１ ） Ｊ． ０ ，（ ． ］０ １
”气 ） ＝今 Ｑ 其， ＝ 刹“ 中Ｑ 告 ） ｘ Biblioteka Baidu喇
巧 是高 噪声的均值， 是高斯白 斯白 几 噪
声的方差；
肠栩是接收信号和噪声的均值， 巩．接
收信号和噪声的方差。
３循环平稳信号的谱相关检测
调制信号一般都具有某种程度上的周期 性，其统计特性诸如均值和自相关都呈现出 周期性， 而噪声没有这个特性， 所以我们可以 利用调制信号的循环平稳特性来进行检测‘， ｊ ４ 检测模型可以参考图２ 。
Ｉ Ｅ １ ９ ８ 一８ ． ８ ： ５ ９ Ｅ Ｅ， ９
４ 本地振荡器的能量泄漏检测
［ Ｎ ｇＨ ｎ Ｓ ｌＨ ７ｎｓ ｏ ，Ｊ Ｈ ｋ ４ ｉ ａ ， ｕｇ ， ｈ ｎ ａ ａ ］ｎ Ｊ ａ ｅ Ｃ ｕｇ ａ ｈ ｎ ，ＪｅＭｏ ｎ Ｋ ｍ．Ｓ ｅｔａ ｕｇ ｉ Ｐ ｃｒｌ 会所高。 有提１ ］ ６ 频谱感知的目 标是在以下两种假设做出 Ｃ ｒ ｌｔ ｉｎ Ｂ ｓｄ ｓｇ ａ ｅｅｔ ｎ ｏｒ ａ ｏ ａｅ ｉｎ １Ｄ ｔｃｉ ｅ ｏ 判决 Ｍ ｈ ｆ ｐ ｔｍ Ｓ 动 ｇｉ Ｅ Ｅ ｒｓ 戈ｒ １ ｎ ｎ ｎ ＩＥ ｔｄ ｅｏ ｏ ｉ ｅ ８２２ ０ 。２ＷＲＡ Ｓ ｓ ｍ Ｃ ．Ａ ａｃｄ Ｎ ｙｔ 成 ］ ｄ ｎｅ ｅ ｖ 月 ） ｔ （ ０ Ｈ （０ １） Ｃ ｍｍｕ ｃ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ Ｔ ｉ ｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｉ ＡＣ ｏ ｎ ａｏ Ｈ１ 加仍
确地检测信道使用情况，单独节点的感知在 阴影和多径的影响下对于主用户的可靠保证 是不够的，协同感知技术可以减少对主用户
的干 扰 。
刃 心切， 的＋
此仍，
。 众“ 价 ， 子 助目 ．． ａ ０ ，力 芦“ 业 留 唱班 曰 ．
ａ二０ ． 回 曲‘ ． 忍 ．ｔ
‘
＿＿＿ ＿ ＿ ，刀 ， ． ４ 刃、
能，要远远高干芯材的传热性能，因此，真 空绝热板的表观导热系数总是高于真空绝热 板中央的导热系数测定值。一般芯材选择玻
璃纤 真空绝热 维的 板外形尺 寸为３ ３ ０ ０ ８ ８ １ ｍｍ， ５ 开孔聚氨醋多选择２ ０ ２ ０ ０ ０
１ ｍｍ 。 ０
６ 结语
尽管真空绝热板具有优异的绝热性能， 但 是这种产品相对高的价格限制了 其在市场中 的应用。这主要是囚为真空绝热板的生产制 作的原料和设备主要是依靠进口。最近几年 剂及干操剂的用量。 来，我们国家对真空绝热板的自主开发和研 制取得了一定的研究成果，通过高校和芯 ５ 真空绝热板的外形尺寸 板、隔气结构及吸气剂生产商的合作， 真空 对于同一种材质，同一制造工艺而言， 绝热板的性能有了明显提高，制造成本进一 步降低。随着生产进人规模化，原料和设备 气体渗透及泄漏的程度与几何尺寸的大小直 接相关。隔气结构面积愈大，封口愈长，气 的国产化 ，真空绝热板的价格将进一步降 体渗透现象也越严重。此外，真空绝热板的 低 ，市场占有率将 明显提高。 外形尺寸对其边界传热效应也有影响。边界
图３传感器结点的接收机结构图 利用超外差接收机接收信号时，往往需 要将信号从高频转换到中频，在这个过程中 它的作用就是将射频信号的射频带宽降低到 一定的中频带宽。在这个转换频率的过程中， 一些本地振荡器的能量会通过天线泄露，我 们将微小、低功耗的传感器节点放置在主用 户的接收机附近，这些节点可以检测到本地 振荡器的能量泄露，从而决定接收机正在使 用的信道情况，传感节点以低功耗通过控制 信道反馈Ｃ 同 Ｒ ．这种方法是基于主用户主动 检测的前提。 在接收机结构图中，假设每一个检测器 是匹配滤波器，匹配滤波器这种相关检测， 相位同步是至关重要的，在大多数广播信号 如电视信号，都利用导频信号的传输来辅助 相位同步。匹配滤波检测器图如下：
２ 能量检测
设定 概率 得到判 限玲， 后， 误警 决门 从
而 到测率 得预概 弓
图 １ 能量检测模型 传统的信号检测方法都是基于能量检测 的，图 １ 是能量检测模型错误！ 未找到引用 源。 对接收信号做Ｎ点Ｆ Ｔ 转换到频域， Ｆ， 然 后对频域信号求模平方，检测判决方法是先 设置一个门限，然后将设置的能量计算值与 设置的门限相比较， 超过判决门限， 就认为该 频段内有授权用户的存在。 能量检测法的优卢是不需要知道信号的 先验知识，在实现 卜 非常的简单，它的缺点 是：首先判决门限比较难确定，门限很大程 度上受到未知噪声的影响。其次在低信噪比 的情况下，信号淹没在噪声中，用能最检测 从局限性很大 ，最后，能量检测只是计算倩 号的能量，不能分区出调制信号、噪声和干 扰，因而就无法判断出究竟是噪声还是其他 的次用户。 衡量能量检测性能时，一般假设传输信 道是高斯分布的，噪声强度是平稳的。设接
Ｉ ，ＩＥ Ｓ Ｊ Ｅ ＥＪＡＣ ０５ ３２： １ ０ ］ ２ ２ 龙 ，２０ ，２（） ０一２ ．
其中， 发射和接收器间距离， 为射频信 Ｄ为 尾
号的波长。上式的路径损耗忽略了天线增 益．通过（ ） ８ 式，我们可以得到接收到的振
荡器泄漏能量 ：
高新 技 术
认知无线电的几种频谱感知方法研究①
江莹 杨屁
（ 江苏南京邮电大学
江苏南京
１ ０３ ２０ ０ ）
摘 要： 认知无线电是一种可以感知周围 通信环境来改变发射机在特定的参数上实时改变的智能通信系统。它采用动态频谱管理来 提高频谱利用率，高可靠性的频谱感知是实现频谱共享的关键技术，文中 对频谱感知技术的能量检测法、谱相关检测法和协同感知等 进行了讨论，并分析了各种方法的特点和性能。 关键词： 频谱感知 认知无线电 能量检测 谱相关检测 协同感知 中图分类号： Ｎ Ｔ Ｓ 文献标识号： Ａ 文章编号：６２ ３９（ ０ ） （ ０６ ０ １７一 ７ １ ０７０ ａ ０ 一 ２ ２ ４ 卜０
ｎ ｅ ｎｖ ｅ ｃ ｏ ｔ ＩＮ ｖ ７ ０ ０４ ７２一 ｏ． ｏ 。一１ ，２ ０ ：７
７ ６。 ７
５协同感知
上面介绍的几种频谱感知方法都是独立 完成检测频段的使用情况。在认知无线电系 统中，认为临近节点的感知信息是可以互相 传递的，在阴影衰落信道环境下，协同感知 相对独立节点感知在保护授权用户的性能上