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认知无线电中合作频谱感知方法的研究毕业论文第一章绪论第一节认知无线电的研究意义和背景信息时代的到来，使得无线频谱在现代社会成为不可或缺的的珍贵资源。
无线频谱目前处于主要由国家统一分配授权使用状态。
且一般一个频段只供一个独立的无线通信系统使用。
这一种静态无线频谱的管理方式，简单有效，避免了许多不同无线通信系统之间的相互干扰。
可是这些已经被分配的授权频段和非授权频段中存在频谱资源的利用不平衡。
第一，在整个频谱资源中，授权频谱就占用了很大的一部分，使得很多频段处于空闲的状态；第二，整个频谱资源中，可开放使用的非授权频段只占用很小的一部分，可在频段上的用户却很多，业务量大，这些无线电频谱段，已基本趋于饱和状态。
因此在信息网络和无线移动通信高速发展的现在，频谱资源的匮乏问题就越来越严重。
所以，找寻更佳有效的频谱的管理方式，来充分利用不同时间，不同地域的空闲频谱，用来解决日益增长的频谱需求间的矛盾，成为现在人们不断重视的问题。
为解决以上问题人们现在的基本思路就是尽可能的的不断提高现有的已分配频谱的利用率。
【2】所以，人们提出了认知无线电这一概念。
认知无线电的基本理念是：具备认知能力的无线通信的设备，可依照“伺机（Opportunistic Way）”方式以接入授权的频段，且动态使用这频谱。
这种出现在频域、时域和空域未利用的频谱资源被称作“频谱空穴”。
认知无线电（CR , Cognitive Radio）这一技术的出现发展给解决无线资源频谱的贫乏提供了一条新的路径。
【3】CR是让允许认知用户自己适应感知授权频段的频谱空穴，机会式利用在时间和空间上的频谱空穴来进行信号的传输，来提高频谱的利用率。
CR的核心概念是让无线通信设备具备发现存在的“频谱空穴”且能够合理有效的利用频谱空穴的能力。
CR可以使无线通信系统设备不经过授权，即可使用在通信上传输性能更好，频带宽的频段。
这能够平衡通信系统的成本以及性能。
且带宽的无线通信系统能够具备更大动态围的业务传输特性，这正有利于在宽频段的动态围机会式传输。
认知无线电技术研究与应用研究一、概述认知无线电技术是指利用先进的无线电通信技术、智能化技术、人工智能技术，实现对无线电频谱的高效率利用和周围环境的自适应感知的一种技术水平，它及其应用在无线电通信中的优越性已得到了广泛认可，因此成为当今无线电通信领域的研究热点，本文主要围绕认知无线电技术研究与应用研究展开。
二、认知无线电技术的研究发展1. 认知无线电的概念和特点认知无线电系统通过动态频谱接口（Dynamic Spectrum Access, DSA）技术，自适应地感知空余频谱，进行频谱分配和频谱管理，提高频谱使用效率和带宽利用率，从而满足不断增长的无线电通信需求；同时，认知无线电系统还具备灵活的频谱共享、环境自适应等特点，可以适应多种复杂环境。
2. 认知无线电的关键技术认知无线电技术的实现需要发展若干关键技术，包括频谱感知与测量、频谱管理与调度、无线电网络安全等技术，其中频谱感知和测量技术是认知无线电技术的核心，利用先进的信号处理技术进行快速的频谱感知和测量是其关键之一。
3. 认知无线电的应用领域认知无线电技术的应用领域涵盖多个方面，如无线电通信、无线电数据传输、军事和民用应用等方面，其中，无线电通信应用领域最为广泛，使用认知无线电系统可以提高系统带宽利用率、频谱利用率，同时可以适应不同的环境。
三、认知无线电技术的典型应用举例1. 无线电通信应用领域随着通信市场的不断扩大，无线电通信已经成为人们生活中最为常见的通讯方式之一，但是频带资源十分有限，如何更好地利用频带资源已经成为一个紧迫的问题。
认知无线电技术恰好可以解决这一问题，它可以适应不同的环境，可以灵活共享频带资源，实现更加高效地频谱分配和调度，同时可以保证无线电通信系统的安全性。
2. 军事应用领域在军事领域中，频谱使用更为复杂，认知无线电技术也得到了广泛应用，如士兵战地通信系统、立体作战指挥系统等。
因为在军事环境中，无线电通信的建设费用昂贵，需要灵活适应性的频谱管理系统，而认知无线电技术正好满足了这一需求，使用它可以高效地利用有限的频谱资源，同时保证了通信系统的稳定性和安全性，因此得到了广泛应用。
结合认知无线电的军事通信频谱管理研究梅雪艳,毛虎荣(中国人民解放军总参第63研究所,江苏省南京市210007)摘 要:介绍了认知无线电的基本思想,分析了当前军事通信频谱管理由于其静态管理模式和较低的自适应能力所带来的局限性,探讨了未来军事通信频谱管理的发展方向,提出了一种引入认知无线电概念的频谱管理模式,并分析了这一新的管理模式所带来的好处。
该模式的主要特点包括:动态频谱管理、监控装备与通信装备的融合、集中管理与分布式管理相结合等。
最后,分析了目前需要解决的技术难题。
关键词:认知无线电;抗干扰;频谱空穴;频谱管理中图分类号:T N92收稿日期:2008212225;修回日期:2009202227。
0 引 言信息战条件下,电磁环境日趋复杂。
敌方干扰逐步向多样化、宽带化、智能化发展,大部分电磁频谱都将受到严重污染;除了敌方的有意干扰,由于通信业务量、装备数量的不断增加,已方通信网的自扰也日益严重。
传统的静态频谱管理、分配模式已不能满足需求。
如何根据战场电磁环境的动态变化,实时地对频谱资源进行动态管理,是当前军事通信需解决的迫切问题。
在如此严峻的形势下,认知无线电(Cognitive Ra 2di o )的提出引起了军事通信科研人员的强烈兴趣。
尽管该概念最早是从商业角度提出,主要目的是为了更大限度地合理利用有限的频谱资源,而军事抗干扰技术则更着重于建立可靠通信,但是两者具有很多相通之处,认知无线电的一些概念和思想仍值得借鉴。
本文针对目前的跳频通信频谱管理技术和模式,结合认知无线电思想对跳频通信频谱管理的发展方向和关键技术进行了分析。
1 认知无线电的基本思想[122]认知无线电最早由以Joseph M it ola 为首的瑞典皇家科学院在软件无线电的基础上提出,其基本思想是:自动观察无线电传输的环境特征,通过分析和选择,产生通信计划,监控通信过程并且进行学习,动态调整其传输参数,满足用户通信最佳性能的需求。
《基于Gabor算法的认知无线电频谱感知技术研究》篇一一、引言认知无线电作为一种新型的无线通信技术，能够有效地利用无线频谱资源，缓解频谱资源短缺问题。
其中，频谱感知技术是认知无线电的关键技术之一。
在无线通信中，由于信号的多径传播、衰落等因素，使得传统的频谱感知方法无法准确地检测出频谱空洞，因此需要研究更加高效、准确的频谱感知技术。
本文将介绍基于Gabor算法的认知无线电频谱感知技术的研究。
二、Gabor算法简介Gabor算法是一种在信号处理领域广泛应用的算法，其基本思想是在时间和频率两个维度上对信号进行变换。
Gabor算法通过在多个不同频率和不同方向上对信号进行变换，提取出信号中的有用信息，从而实现信号的识别和分类。
在认知无线电中，Gabor算法可以用于频谱感知，通过分析无线信号的时频特性，检测出频谱空洞，为认知无线电的频谱分配和利用提供支持。
三、基于Gabor算法的频谱感知技术研究基于Gabor算法的频谱感知技术主要包括以下步骤：1. 信号预处理在频谱感知前，需要对接收到的无线信号进行预处理。
预处理的目的是去除信号中的噪声和干扰，提高信号的信噪比。
常用的预处理方法包括滤波、均衡等。
2. Gabor变换将预处理后的信号进行Gabor变换。
Gabor变换将信号从时域转换到时频域，提取出信号的时频特性。
在变换过程中，需要选择合适的频率和方向参数，以充分提取出信号中的有用信息。
3. 特征提取与分类在Gabor变换后，需要对变换结果进行特征提取和分类。
特征提取的目的是从变换结果中提取出能够反映信号特性的特征参数。
分类则是根据特征参数对信号进行分类，以区分出不同的无线信号和频谱空洞。
4. 频谱决策与分配根据特征提取和分类的结果，进行频谱决策和分配。
频谱决策是根据当前无线环境中的频谱使用情况，决定是否使用某个频段进行通信。
频谱分配则是根据决策结果，将可用频段分配给不同的通信设备使用。
四、实验与分析为了验证基于Gabor算法的频谱感知技术的有效性，我们进行了实验分析。
认知无线电网络中的频谱分配技术研究在现代无线通信领域，频谱资源是一个极其重要的资源。
对于无线电网络中的各种通信应用，频谱的合理分配是其联系实际、提高效率的重要手段。
在随着无线通信技术的不断发展，频谱资源的需求量也在不断增加。
频谱分配技术在无线电网络中起着至关重要的作用。
其实现的核心在于实现能够完全充分地利用现有的频谱资源，实现各项通信的最优化。
然而频谱资源的分配却是一个极其复杂的问题。
这其中关键的难点在于如何实现对频谱资源的合理利用和分配，实现无线电网络通信的最大化效益。
针对此类问题，研究者们通过各种方法对频谱资源的分配进行了深入研究。
下面我们将对其中几种主要的研究方法进行介绍。
1. 基于博弈论的频谱分配技术博弈论是研究人与人之间交互行为的一门学科。
在无线电网络中，各项通信之间的竞争分配其实也是一种交互行为。
基于博弈论的频谱分配技术正是针对这样的问题提出的一种解决方法。
其核心在于建立一个合理的数学模型，通过分析各项因素之间的关系及其优先级，实现对频谱资源的合理分配。
在博弈论分配中，常见的做法是对通信双方建立一个适当的规则和限制，让其双方产生一个共赢的结果。
2. 神经网络方法神经网络技术是一门高度发达的计算机学科，它的作用在于模拟人类大脑的工作方式，相当于是一种能够自学习、自适应的计算模型。
在频谱分配方面，可以采用神经网络技术对频谱资源的使用进行预测和优化，实现对无线电网络通信的最大效益。
在神经网络技术中，我们可以将一些必要的因素（如：通信距离、通信带宽、通信时间等因素）加入到预测模型中，并通过神经网络的学习和训练来得出一个最终的结果。
这种技术在频谱分配问题中往往能够得出较为准确的结果，具有很高的实用价值。
3. 遗传算法方法在频谱分配问题中，遗传算法也是常见的一种分配方法。
这种方法旨在通过模拟生物进化的方式来对频谱资源的分配进行优化。
在遗传算法中，通过对大量数据和变量进行随机组合，得出一个最优解。
认知无线电网络中的频谱感知与共享技术研究认知无线电网络（CRN）是一种新兴的无线通信技术，其核心思想是能够对无线频谱进行感知和共享，以提高频谱利用效率。
频谱感知是CRN中非常重要的技术，它使设备能够实时监测和分析周围的频谱使用情况。
本文将探讨在CRN中频谱感知与共享技术的研究进展及挑战。
首先，频谱感知的关键是设备能够准确地识别可用的频谱资源。
通过感知技术，设备能够获取频率、时间和空间等信息，并分析现有频谱的利用情况。
常见的感知方法包括能量感知、周期感知、特征感知等。
其中，能量感知是最广泛应用的一种方法，其通过测量接收信号的能量强度来判断频谱是否被占用。
周期感知则是利用周期性的信号特征，如脉冲、载波等，判断频谱是否被占用。
特征感知则是利用频谱的一些特征，如频谱特性、时频权利等，来识别频谱的占用情况。
这些感知方法可以单独应用，也可以结合使用，以提高感知的准确性和可靠性。
在CRN中，频谱感知的关键挑战之一是信号的干扰和噪声。
由于无线环境的复杂性，设备在感知频谱时往往会受到其他设备的干扰，以及附近信道的噪声干扰。
为了应对这种挑战，研究者们提出了一些解决方案。
例如，自适应感知算法可以根据环境的变化自动调整感知参数，以适应不同的干扰和噪声条件。
此外，多传感器融合技术也可以利用多个感知设备的观测结果，提高感知的精度和鲁棒性。
频谱共享是CRN中另一个重要的技术，它允许设备共享已经被感知到的未被使用的频谱资源。
在频谱共享中，设备需要遵循一定的共享规则和约束，以避免互相干扰和冲突。
常见的频谱共享方式包括时分共享、频分共享、码分共享等。
在时分共享中，不同设备在时间上交替使用频谱资源。
在频分共享中，不同设备在频率上分割使用频谱资源。
在码分共享中，不同设备通过使用不同的码字来区分自己的信号。
这些共享方式旨在提高频谱利用效率和系统容量，同时降低设备之间的干扰。
然而，频谱共享也面临一些挑战。
其中之一是频谱资源的不均衡分布。
在现实环境中，不同区域和时间段的频谱资源分布不均匀，存在一些频谱空洞和利用率较低的区域。
无线电频谱管理技术研究及其应用随着移动互联网的迅猛发展，无线电频谱也成为了当今互联网时代至关重要的资源之一。
越来越多的无线设备和服务依赖于频谱，因此对于频谱资源的有效管理和利用，已经成为国家电信管理部门的重要工作。
本文将介绍无线电频谱管理技术及其应用，探讨目前面临的问题和未来的发展趋势。
一、无线电频谱管理技术介绍频谱是指无线电波在特定时间内各频率上所占有的能量。
在无线电通信中，频谱是一种有限的资源，不同频段的功率和使用范围都具有明确的规定。
无线电频谱管理技术是一项旨在完善频谱使用计划、频段分配、干扰管理以及频谱监测等诸多方面的综合性管理技术，为无线电通信提供有效保障。
无线电频谱管理技术的主要工具包括频谱监测、频段规划、频段分配、功率及使用范围的限制、建立干扰监测及处理机制等。
其中，频谱监测的作用是对现有电磁环境中的电磁波进行检测，确定当前频率带内已有电磁信号的类型、强度和带宽等信息；频段规划则是根据频段的不同特性，合理地划分出不同的频段，并确定各个频段的使用规则；频段分配是根据需要，将特定的频段分配给特定的客户或服务商，确保各种类型的无线电设备能够协调工作；功率及使用范围的限制是指对使用无线电设备的用户设定功率和使用距离等限制条件，以确保设备互不干扰；建立干扰监测及处理机制是为了及时检测和处理频率带内的干扰事件，防范可能产生的故障和安全事故。
二、无线电频谱管理的应用频谱管理技术在无线电通信中有着广泛的应用，通常以以下形式呈现。
1. 移动通信移动通信是无线电频谱资源使用量最大、应用领域最广泛的一类业务。
通过频谱管理技术，移动通信演进了从2G到5G等多个技术发展阶段，大大提高了无线通信的覆盖率和质量。
频谱的优化分配，使不同的移动通信网络在频谱竞争上及时协调，提高了移动通信网络的效率。
2. 无线电广播无线电广播是传统的无线电通信方式之一，使用广泛，服务范围广大，频谱资源需求也比较稳定。
频谱管理技术可以确保频段分配合理、干扰监测及时以及各广播节目的质量保证，保证了广播的正常运行。
关于认知无线电与频谱管理的研究【摘要】本文对认知无线电、频谱管理进行了详细的说明，并阐述了在认知无线电技术下如何进行频谱管理。
【关键词】认知无线电；频谱管理；动态频谱管理技术
当前的无线网络采用的是固定频谱分配政策，有关政府机构根据一定规则将无线频谱资源固定地分配给授权用户使用。
近年来随着对频谱资源需求的不断增加，固定分配频谱的政策在一些特定频段面临频谱资源匾乏的问题。
于是，人们提出了认知无线电技术。
认知无线电作为一种更智能的频谱共享技术，能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用，从而给出了一种高效利用频谱资源的新途径，为有效解决信息流量急剧增加与频谱资源日益紧张之间的矛盾提供了技术支持，同时为解决无线通信网络间的互扰问题提供了新思路。
1 认知无线电技术
认知无线电（cr）这一术语最早是瑞典皇家技术学院joseph mitola博士于1999年在软件无线电的基础上首次提出的fzl，是一种利用动态频谱访问技术，通过与其所在环境的交互动态改变发射机参数的无线电设备。
它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数（比如传输功率、载波频率和调制技术等），使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：
1.1 任何时间任何地点的高度可靠通信：
1.2 对频谱资源的有效利用。
现在世界上大多数对认知无线电的研究应用都是针对这两个目标来展开的。
认知无线电通过分析外部环境提供的激励来认识它通信任务的内容，通过对接收和发送的信息内容进行分析，选择适当的解决方式
综上所述，认知无线电是一种能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时、自适应地改变系统工作参数，动态地检测和有效地利用空闲频谱的无线电。
根据上述定义，cr主要具有两大特性：一是认知能力，即通过与无线环境交互来实时感知特定的时间和位置上未使用的频谱部分，从而可以暂时使用这些未用的频谱资源，而不会妨碍许可的用户：二是可重配置性，可以对cr动态配置以便在各种频率上发送和接收信号，并使用其硬件设计支持的多种不同接人技术以获得最大的自适应性。
通过这两种特性，可以选择最佳的频带和配置最佳的操作参数。
2 频谱管理
频谱管理是将行政管理，科学技术手段相结合，从而保证无线电通信设备不产生有害干扰，有效的工作和服务。
简而言之，频谱管理就是有条理地管理使用无线电频谱的全过程。
2.1 频谱划分
无线电频谱划分是为各种无线电业务划分无线电频谱的过程，
它们即有专用的也有共用的。
在国际频率划分表基础上，各国主管部门将频段分配给国家无线电业务和具体系统。
为了有效的使用频谱，划分的频段必须符合预期的业务要求的传播条件。
例如业务要求提供全向覆盖一个大的区域，如广播电视，则分配的频段应在频谱的较低段。
这些分配有时还要细分成频道以确保一定的负荷。
信道和频率复用要求得到满足。
2.2 频率协调
由于无线电频谱是一种宝贵的国家资源，而且来自专用的和政府用户需求是不断增加的，因此，需要设置一种机构，由他们来把频率指配给某种业务和系统，借此才能接纳大量用户，这就是频率协调处理。
频率协调处理从给一个系统选定频率开始，该频率不应对其他现有系统产生有害干扰，然后，这些资料可以与相应用户交换或协调，以保证各系统兼容。
这种处理的目的是使通信系统之间的干扰最小而频率复用率最高。
2.3 频谱监测
频谱监测工作是频谱管理的关键，频谱管理和执行官员完成他们相应使命都需要通过监测过程收集数据，通过频谱监测，可以得到频谱占用的情况和无线电台站工作质量的统计信息，可以协助频谱管理机构了解频谱使用的程度，并与档案文件或数据文件上的指配数据相比较，有效支持频率指配、执照核发工作。
频谱监测还可以帮助解决频谱工程、频率协调中的一些问题，如电磁兼容问题。
3 认知无线电下的频谱管理
目前的频谱管理采用固定频谱分配策略，频谱资源被分配给固定的授权用户。
例如，分配给电视频道的技术发展起来的，它具有智能感知频谱环境的能力。
具有认知无线电功能的无线用户在非授权状态下可以与授权用户进行频谱共享，因此认知无线电技术必然会对目前的频谱管理产生影响，频谱管理部门也力求将这种频率的使用纳人其管理之下。
从提高频谱利用率的角度出发，不仅不应该压制基于认知功能的非授权频谱使用，而且应该加以鼓励，但是这与目前的频谱管理规则发生冲突。
因此，好的解决方法是改变频谱管理思想和频谱管理规则，使其适应用户的需求和技术的发展。
如何改变频谱管理思想和频谱管理策略以适应认知无线电的发展需要，目前还在进一步研究和探讨中。
首先，要实现认知无线电下的频谱管理，必须得到频谱管理部门的支持。
近些年来，一些频谱政策管理部门，如美国联邦通信委员会（fcc>、英国通信办公室（ofcom）对认知无线电技术都给与了积极的支持。
另外，一些国际组织和大学也在积极进行认知无线电下的频谱管理策略研究。
目前现有的频谱共享技术，如工业、科学和医用频段、工作于3ghz-10ghz的超宽带系统和传统窄带系统共存等通常应用于固定频段的频谱共享，或受限于发送功率的短距离通信。
这些技术在提高频谱利用率的同时却增加了干扰，限制了通信系统的容量和灵活性。
因此，只有彻底改变当前固定频谱分配策略，部分甚至全部采用动态频谱管理技术，使多种技术可以实现“频谱共享”，才能彻
底改变频谱缺乏的问题。
认知无线电下的动态频谱管理技术不同于传统的频谱管理技术，它为缓解无线频谱资源的相对紧张提供了解决方案，具有实现系统频谱高效利用的功能。
动态频谱接人使得认知无线电能够选择最好的通信信道进行工作，使用户可以决定获得哪一部分频谱资源，同时能够感知已授权用户的存在，通过适当的频谱分配实现与授权用户之间的频谱共享，并且当检侧到授权用户合法使用该信道时，及时退出该信道，以避免对授权用户的干扰。
采用动态频谱共享技术，允许部分未授权用户在不影响首要用户的前提下动态共享部分频谱，可以极大地缓解目前频谱资源紧张的问题。
摈弃传统的频谱管理模式，利用动态频谱管理技术，从而有效她搽高了无线颇谱利用率。
综上，有必要对现有的传统频谱管理策略进行修改，采用基于认知无线电的动态频谱管理技术，以适应未来无线通信发展的需要。
