认知无线电技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇认知无线电技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

认知无线电技术作为一种新兴技术，已在802.16h、802.22等有所应用。

传统的无线电频谱分配是以一种静态的授权方式分配给各种通信系统。这种分配方式虽然简单，但缺点是频谱资源的利用效率很低。经调查研究显示，在这些独占的授权频段内存在大量的“频谱空洞”。为了缓解对频谱需求的不断增长和日益稀缺的频谱资源的矛盾，美国联邦通信委员会(FCC)已提出了开放部分授权频段，允许非授权系统在不干扰授权系统正常通信的前提下使用这些频段，从而提高频谱利用率。认知无线电技术是使非授权用户能与授权用户共享频谱，且保证不会干扰授权用户正常通信的关键技术。认知无线电的概念最早是由JosephMitola于1999年在软件无线电的基础上提出的。

认知无线电技术主要包括两方面的内容，一是对授权用户的感知；二是根据感知结果进行重配置，从而实现与授权系统的共存以及自身系统内的共存。

一、对授权用户的感知

如何可靠的、准确地对授权系统进行感知，这是认知无线电系统是否能从理论走向实现的决定因素。由于认知无线电系统可能需要频繁的工作在未被充分利用的授权频段上，这是一种基于机会的使用方式，因而它必须先能准确的感知到机会的存在后，才能加以利用。感知的偏差将导致两种后果：1)对授权用户造成干扰，同时自身获得收益也很小；2)未感知到可利用的机会，造成频谱利用率低。目前，对授权用户的感知的研究主要集中在以下两个方面：

不同的感知技术在感知精度和感知时间上是不相同的。能量检测是通过检测在某频段内接收到的功率高低，来判断是否有授权用户正在使用该频段。它的优点是实现简单，所需感知时间短，缺点是不能区分授权用户和非授权用户的信号。另一种感知方式为循环平稳特征检测，它最大的特点就是能个提取出信号的特征。但同时它的缺点是设备复杂度提高和需要较长的感知时间。

在实际的无线传播环境中，单个感知节点的感知结果可能因衰落、噪声的不确定性等因素而与实际情况产生偏差。信道感知中有两个重要的概率。其一是授权用户的检测概率，它是授权用户出现后能被检测出的概率。它表明了授权用户的受保护程度。其二是虚警概率，它是授权用户没有出现而误认为授权用户出现的概率。为了进一步提高感知精度，又不过分增加对设备的要求，提出了联合式的协作感知方式。协作感知是从多个分布式的非授权用户收集感知数据，做出最终判决的过程。实际上可归结为以一定的检测概率为约束，最小化虚警概率的最优化问题。它包括以什么方式来选择进行协作感知的非授权节点，协作节点的数量以及感知结果的合并方式等。

二、根据感知结果进行重配置

功率控制和频谱管理是重配置的主要内容，它以不对授权用户造成干扰为约束，以最大化自身(非授权系统)效益为目标。CR网络中的节点根据感知到的授权用户的情况进行重配置可以采用集中式和分布式两种方式。在集中式的情况下，CR节点需要将感知结果发送给一个中心服务器，中心服务器搜集到整个网络的信息后，在满足不干扰授权系统的约束下，以一定目标(如网络吞吐量)为优化对象，计算出每个节点相应的重配置参数(发送功率、使用信道等)，再将这些信息发送给相应节点。CR节点根据重配置信息来实现与授权系统共存和自共存。集中式方式通常以最优化理论作为研究工具。它的优点是能够得到全局的最优，但需要基于全局的信息，这在实际应用中往往比较困难。在分布式的情况下，每个节点以一定的策略自己决定重配置参数，博弈论可以作为主要的理论工具。分布式方式可能只能获得接近全局最优的次优解，但它无需获得整个网络的完整信息。

随着授权频谱的开放和CR技术的不断成熟，相信在不久的未来，认知无线电将有效地提高现有的频谱利用率。