认知无线电网络关键技术研究
认知无线网络：关键技术与研究现状
时 空利用 率在 １％～５ ５ ８ ％之 间【；有统计 表 明 ，小 于 ｌ ３ Ｈｚ 的 频 谱 在 空 间 时 间 上 的 平 均 使 用 率 低 于 Ｇ ５ Ｊ ％ ）的矛 盾 ；第 二 、多个 网络存 在 时 ，如何 能快
基金项 目：国家 自然科 学基金资助项 目（１０ ０ ２ ；“ ６ ０ ２ ３ ） 十二五 ”通信装备预研基金 资助项 目（ １０ ０ ０ ０ ） ４ ０ １ １ ３ ；全军军事学研究 ４
通
信
学
报
第３ ２卷
速建 立分 处于 不 同 网络 中用户 的端 到端通 信 渠道 ，
并 能 满 足 用 户 一 定 的 服 务 质 量 （ Ｓ ｕ ｌｙ ｏ Ｑｏ ，ｑ ａｉ ｆ ｔ
用 网络 资源满 足用 户端 到 端服 务需 求 的最佳 方法 。
它不仅 能通过 重构 其工 作特 性及 各 种参 数 ， 白适 应
１ 引言 在 日趋 复杂 电磁环 境下 ，无 线通 信 网络面 临
诸 多挑 战 ，不 仅 网络 用 户数 量 日趋庞 大 ，服 务类 型
方 设法 获得 的 资源 。由此显现 出 ３个重 要挑 战 ：第
一
、
如 何 解 决 一 方 面 网络 资 源 的 分 配 使用 几 乎 殆
尽 ，而另 一方 面 网络 资源 的实 际利 用率 又极 低 （ 根
（ ｏｌ ｅ ｆ ｌｃ ｏ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒＮａ ｏ ａ Ｕｎｖ ｒ ｔ ｆ ｆ ｓ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ａ ｇｈ １０ ３ Ｃｈ ａ Ｃ ｌ ｇ ｅ ｔ ｎｃ ｃｅ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅ， ｔ ｎ ｌ ｉｅｓ ｙｏ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｓａ ０ ７ ， ｉ ） ｅ ｏＥ ｒ ｎ ｉ ｉ Ｄｅ ｎ Ｔ ｏ ４ ｎ
认知无线电网络关键技术研究
及 时间上 高猝 发性的服务 的增 加 ，使这种频谱浪 费现 象越来 越严重 。若能对这些 “ 浪费 的”频谱进行再利 用 ，也 可 以在 很大程度上提 高频谱的可用容量 。因此 ，问题并不是 真正的 频谱 匮乏 ，而是 我们没有一种在 满足现行授权频谱 用户的要 求 的同时，对频谱访问进行智能管理 的技术。 解 决这 两个 问题 的有 效 方 法 之 一 是 认 知 无 线 电技 术 （ ＣＲ，Ｃｏ ｎｔ ｅ Ｒ ｄｏ）。美 国联 邦通信 委员会 （ Ｃ ） ｇ ｉｖ ａ ｉ ｉ ＦＣ 于２ ０ 年６ ０ ２ 月成 立了无线频谱政策任务组 （ ｐ ｃｒ ｍ Ｐ ｌ ｙ Ｓ ｅ ｔｕ ｏｉ ｃ Ｔ ｓ ｏ ｃ ａ ｋＦ ｒｅ），制订 了智能 无线的工作方针 。在该 方针 中使 用被 称 为认 知无线 电等 多项 技术 ，能 够避 开正 在使 用 的频
示。其 中，环境感 知包括对无线环 境和网络环境 的感知 。几
者问的关 系可描述 为 ：环境感知 为数据挖掘提供基础 ；数据 挖掘为智能决策提供依 据 ；智能决策 确定了网络重构 的具体
◆匮乏。现有的频谱分配方法是 为每种新 的服务提供 固
定 的频段 。由于可 用的频谱总量有限 ，随着服务种类 的不断 增加 ，可供分配 的频谱将最 终用尽。尤其是近期基于频谱 的
服务和设备急剧增加 ，频谱 匮乏 问题 的解决更显迫切。 ◆部 署 困难 。 目前 ，运行 这些 系统 需要 国家进 行 大范
特 定的 、很短的时段 ，由于空 间上 无线 电传播 的局部化 ，以
哑
广
：责任编辑 ：阁霞 ｚｏ × ２ Ｏ ＠ｇ ｌｏＴ ｈ ｕＩ Ｏ ６ ｍａ＿ ａ ｌ ｒ Ｃ Ｉ
维普资讯
认 知 无 线 电 网络 关 键 技 术 研 究
认知无线电动态频谱接入关键技术研究
认知无线电动态频谱接入关键技术研究认知无线电动态频谱接入关键技术研究随着无线通信技术的不断发展与进步，无线电频谱资源的稀缺问题日益突出。
传统的频谱分配方式固定并且低效，导致频谱资源的利用率相对较低，而且频谱资源的负载和需求之间存在着不平衡，往往造成频谱资源的浪费和浪费，因此找到一种高效和灵活的频谱管理方式就显得尤为重要。
认知无线电技术因此应运而生，它可以让终端设备根据当前的频谱使用情况和环境条件，在未干扰的情况下，智能地选择和利用频谱资源。
因此，认知无线电动态频谱接入关键技术的研究就显得至关重要。
首先，认知无线电动态频谱接入的关键技术之一是频谱感知技术。
频谱感知是指终端设备能够获取并分析当前频谱使用情况的能力。
通过利用各种感知方法和技术，终端设备可以获取到空闲的频谱资源，并判断是否可以在该频谱上进行通信。
频谱感知技术的主要目标是提高频谱利用效率和降低通信干扰。
其次，频谱决策是认知无线电动态频谱接入的关键环节。
频谱决策是指终端设备在感知到空闲频谱资源后，根据自身需求和通信要求，智能地选择合适的频谱进行通信。
频谱决策的关键技术包括频谱选择算法、频谱预测和优化算法等，通过这些技术，终端设备可以根据实时情况进行频谱决策，以达到最优的通信效果。
再次，频谱控制是认知无线电动态频谱接入的核心技术。
频谱控制是指通过各种技术手段，对终端设备的频谱使用进行控制和管理，以保证频谱资源的有效利用和公平分配。
频谱控制技术主要包括功率控制、动态频谱分配、多天线技术等，通过这些技术，可以实现对频谱的高效利用和管理。
最后，认知无线电动态频谱接入的安全问题也需要得到重视。
由于认知无线电技术的特殊性，使得其频谱接入过程中容易受到各种恶意攻击和干扰。
因此，对于认知无线电动态频谱接入关键技术的研究，必须要考虑安全性和抗干扰性，采取各种安全措施和机制，确保频谱接入的安全性和可靠性。
综上所述，认知无线电动态频谱接入技术是一种解决无线电频谱资源不足问题的重要方法。
认知无线电关键技术及应用的研究
第 ６期
清远职业技术学院学报
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉｇ ｕ ｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｏｒ ａ ｏ ｎ ｙ ａ ｏｙｅ ｈ ｉ Ｑ
Ｖ０． １ ４．Ｎｏ ６ ．
Ｄｅ ．０１１ ｅ２
２ １ 年 １ 月 ０１ ２
认 知 无 线 电 关键 技 术 及 应 用 的研 究
罗海涛 杨铁 军
（ 河南工业大学信息科学 与工程学院 河南郑州 ４ ００ ） ５ ０ １ 摘 要 ：随 着无线通信技 术的发展 ，频谱 资 源变得 越 来越 匮乏 ，如何提 高频谱利 用率成为 了急需要 解决的 问题 ，基 于
此提 出了用认知无 线 电 （ Ｒ ）来解决频谱 资源 紧张的 问题。本文 简要 介绍 了认知 无线 电的原理 和基 本特征 ，重点研 究了 Ｃ
生 的频 谱资 源实 现再利 用 的频谱 共享技 术 已成为 目 前 各 国研究 的热 点 。问题不 是真 正 的频 谱 匮乏 ，主
要 是 目前我 们 的频 谱 分配制 度 为 固定频 谱 分配 ，这
射 频信 号 激
励
种 分配模 式 使得频 谱 利用率 极低 。为 了提高 现有 频 谱 的利 用率 ，于是 认 知无线 电 的概念 应运 而生 。认 知 无线 电是 一种智 能 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 ，根据 一定 的学 习
３ 认知无线 电的关键技术
认 知无线 电 的关 键 问题较 多 ，其 中 比较 有影 响 的有频谱感知 、频谱 分配 、功率控制 。
３１ 频谱感知 ．
频谱感 知 是在 时域 、频域 、空域 多 维空 间对 已
分配 给主用 户 的频段不 断地 进行 频谱 检测 ，检测这 些频段 内主用 户是 否工 作 ，从 而得 到频 谱 的使用情
通信技术中的软件无线电与认知无线电研究前沿
通信技术中的软件无线电与认知无线电研究前沿随着科技的不断发展，通信技术也在飞速地进步。
在传统的通信领域中，无线电技术一直扮演着重要的角色。
然而，随着无线电频谱资源的紧张和通信系统需求的不断增加，传统的无线电技术已经无法完全满足这些需求。
因此，软件无线电和认知无线电技术应运而生，并在通信技术领域中展现出巨大的潜力。
本文将探讨软件无线电和认知无线电研究的前沿领域。
软件无线电技术是一种通过软件定义的无线电设备来替代传统专用硬件的技术。
它使用软件来控制和配置无线电设备的功能和行为。
与传统的硬件无线电相比，软件无线电具有更高的灵活性和可配置性。
它可以通过更新软件来支持新的通信标准和协议，避免了更换硬件设备的成本和时间。
软件无线电还可以在不同频段之间进行动态频谱访问，充分利用频谱资源。
认知无线电技术是一种通过感知自身环境和对无线电频谱的认知来支持自适应无线通信的技术。
它可以自动感知无线电频谱的使用情况，并根据当前频谱资源的可用性进行智能的频谱选择和分配。
这种技术可以提高频谱利用效率，减少频谱的浪费。
同时，认知无线电还可以检测和识别其他无线电设备的信号，从而避免对其他通信系统的干扰。
它具有提高通信系统的鲁棒性和适应性的优势。
在软件无线电和认知无线电研究领域，有几个重要的前沿方向值得关注。
随着5G和物联网的快速发展，虚拟化无线电网络和边缘计算已经成为研究的热点。
通过将无线电网络功能虚拟化和部署在边缘计算节点上，可以更好地支持大规模和异构的无线设备连接，并提供低延迟和可靠的通信服务。
人工智能在软件无线电和认知无线电技术中的应用也是一个重要的研究方向。
通过利用机器学习和深度学习等人工智能技术，可以实现更智能、自适应和优化的通信系统。
例如，可以使用机器学习算法来优化频谱分配和无线资源管理，以提高无线网络的性能和效率。
安全性和隐私保护也是软件无线电和认知无线电研究的热点问题。
由于软件无线电和认知无线电技术的灵活性和可配置性，它们可能会面临更多的安全威胁和隐私泄露风险。
感知无线电及其关键技术
第三章感知无线电及其关键技术感知无线电CognitiveR adio(又称认知无线电)的思想也是由Joseph Mitola提出的，它是软件无线电技术向市场迈进的过程中衍生出的新思想。
感知无线电是建立在软件无线电平台之上的一个智能无线通信系统，它可以感知到周围的环境特征，采用构建理解的方法进行学习，通过无线电知识描述语言(Radio Knowledge Representation Language，RKRL)与通信网络进行智能交流，实时调整传输参数，使系统的无线规则与输入的无线电激励的变化相适应，以达到无论何时何地通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。
感知无线电系统感知学习循环的过程如图3.1所示。
图3.1 The Cognition Cycle无线规则指一系列适合无线频谱合理使用的射频带宽、空中接口、相关协议和空间时间模式的设置。
感知无线电系统的重构能力很重要，该功能就是以软件无线电作为平台来实现的。
除了重构功能由软件无线电实现外，感知无线电的其他任务主要是通过信号处理和机器学习的过程实现，其感知过程开始于无线电激励的被动感应，以做出反应行为而终止，一个基本的感知周期要经历3种基本过程，分别是无线传输场景分析、信道状态估计及其容量预测、功率控制和频谱管理，它们的顺序执行使感知无线电系统的感知功能得以实现。
3.1无线传输场景分析感知无线电系统传输信号时，首先要分析无线传输场景。
由于发送端产生的激励是非稳态的空时信号，过程主要由空时处理完成，判断干扰温度的大小同时检测出频谱空穴和估计一些传输参数统计量。
这些任务由接收端完成，再反馈到发送端，用于控制信号功率和频谱管理。
另外，可以应用自适应天线波束形成技术进行干扰抑制，由系统发送端和接收端采用补偿方式完成。
3.2干扰温度及其测量方法通常的无线电环境是以发送端为中心考虑的，但经常存在不可预测干扰源，从而使噪声基准增大，引起信号传输性能的下降。
为了避免这种情况，FCC提出了干扰的估测过程，从以发送端为中心到以发送端和接收端的自适应实时交互为中心的转变，为了确定和控制无线电环境中的干扰源，出现了新的度量标准——干扰温度，干扰温度限规定了在某频带和特定地理位置满足接收者需求的最差场合的无线传输环境特征。
认知无线电网络链路层关键技术的研究进展
ｍｉａｉｎ，ｄ ｎ ｍｉ ｐ ｃｒ ｍ ｃ ｅ ｓ ｙ ｍｉ ｐ ｃｒ ｍ ｌｏ ａｉｎ，ｃ ｏ ｓｌｙ ｒｄ ｓｇ ｚ ｔｏ ｙ ａ ｃ ｓ ｔｕ ａ ｃ ｓ ，ｄ ｎａ ｃ ｓ ｅ ｔｕ ａｌｃ ｔｏ ｅ ｒｓ－ａ ｅ ｅ ｉｎ，ｓ ｃ ｒｔ ｅ ｉ ．Ｂａ ｅ ｎ ｅ ｕ ｉ ｄ ｓｇ ｙ ｎ ｓ ｄｏ
ｈ ｕ ｔ ｅ ｓ ｍｍａｉ ｓａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅｌｔｓ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉｅ ｔｏ ｓｏ ｅ ｆ ｔｒ ｒ ｅ ｉｖ ｓｉａｅ ｒｅ ｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ａｅ ｔｄ ｖ ｌｐ ｎ ，ｄ ｒｃｉｎ ｆｔ ｕｕ ｅ ｗｏ ｋ ａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ． ｎ ｈ ｒ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｏ ｉ ｖ ａ ｉ ｅ ｏｋ； ｌ ｋ ｒｌｙ ｒ ｃ ｏ ｅ ａｉｅ ｓｎ ｉｇ； ｓ ｎ ｉｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ；ｄ ａ ｉ ｐ ｃｒ ｍ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｇ ｔ ｅ ｒｄ ｏ ｎ ｔ ｒ ｎ ｉ ｗ ｉ ｅ ａ ｅ ； ｏ ｐ ｒ ｔ ｅ ｓｎ ｎ ｖ ｅ ｓｎ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｙ ｍ ｃｓ ｅ ｔｕ
最新研 究进 展进行 了总结和 分析 ， 并讨论 了下一步 的主要研 究方向 。 关键 词 ： 知 无线 电网络 ； 路层 ； 认 链 协作 感知 ； 感知机 制 ； 态频谱 接入 ； 动 频谱 分配 ； 层设 计 跨 中图分类 号 ：Ｎ ２ Ｔ ９ 文献标 识码 ： Ａ ｄｉ１ ．９９ ｊｉ ｎ １０ —８３ ．０ ０ ０ ．２ ｏ：０ ３６ ／ ． ｓ ．０ １ ９ ｘ２ １ ．３０ ０ ｓ
Ａ ｓ ａｔＣ ｇｉｖ ａｉ Ｎ ｔｏ Ｃ Ｎ ａ ｍ ｒ ｄａ ｒ ｉｎ ａ ｄｇ ｏ ｅｔ ｃ ａｉ ｌ ｓｒ ｂｔ ｃ： ｏｎｔｅＲ ｄｏ ｅ ｒ Ｒ ）ｈ ｓ ｅ ｅ ｓａｐ ｍ ｓ ｇｐｒ ｉ ｔ ｓｌ ｅｉ ｒｓ ｎ ｙ ｅ － ｒ ｉ ｗ ｋ（ ｅ ｇ ｏ ｉ ａ ｍ ｏ ｖ ｈ ｎ ｅ ｇ ｉ
通信技术中的软件无线电与认知无线电研究进展
通信技术中的软件无线电与认知无线电研究进展随着无线通信技术的迅猛发展，软件无线电和认知无线电成为了通信领域的研究热点之一。
它们不仅在提高通信效率和频谱利用率方面具有重要意义，而且在未来的5G和物联网等应用中扮演着关键的角色。
本文将介绍通信技术中的软件无线电和认知无线电的研究进展，以及它们的应用前景。
软件无线电是一种通过软件配置的无线电技术，能够在无需改变硬件的情况下，实现多种通信协议的切换。
它利用嵌入在硬件中的可编程的信号处理器，通过神经网络和算法来实现不同通信协议之间的切换和适配。
软件无线电可以提高系统的灵活性和可扩展性，降低了硬件的开发成本和周期。
认知无线电是一种通过感知和理解无线电频谱环境的技术，能够优化无线通信系统的性能。
认知无线电可以利用无线电频谱感知技术来监测和分析频谱资源的利用情况，并根据情况调整无线通信系统的参数和通信策略。
该技术可以提高系统的频谱效率和容量，减少干扰和碰撞，提高通信质量和可靠性。
软件无线电和认知无线电的研究已经取得了许多重要进展。
在软件无线电领域，研究人员利用神经网络和机器学习等技术，开发了一系列优化通信系统性能的算法。
例如，通过自适应调制和编码技术，可以根据信道质量和用户需求自动选择最佳的调制方式和编码方式，从而提高通信的可靠性和效率。
研究人员还提出了一种基于软件无线电的频谱共享机制，可以实现不同通信系统之间的无缝切换，提高频谱资源的利用效率。
在认知无线电领域，研究人员利用机器学习和优化方法，开发了一系列频谱感知和频谱分配算法。
通过对周围环境中的信号进行感知和分析，可以实时监测和评估频谱资源的利用情况，并根据情况调整通信系统的工作参数。
例如，可以根据信道状态和用户需求动态分配频谱资源，实现频谱资源的共享和重用，提高系统的容量和效率。
还可以通过智能干扰管理技术，降低不同系统之间的干扰，提高通信质量和用户体验。
软件无线电和认知无线电的研究在5G和物联网等领域有着广泛的应用前景。
浅谈认知无线电技术
频谱共享技术包括静态频谱共享和动 态频谱共享两种方式。静态频谱共享 方式将频谱划分为多个固定区域，不 同用户在不同的区域使用同一频谱； 动态频谱共享方式则根据用户需求和 频谱空穴情况动态分配频谱资源，具 有更高的灵活性和效率。
频谱共享技术面临的主要挑战包括如 何实现高效的频谱共享和避免冲突与 干扰等问题，需要进一步研究和探索 。
动态频谱管理技术面临的主要挑 战包括如何快速响应无线环境变 化和用户需求变化、如何保证用 户服务质量以及如何降低管理复 杂度等问题，需要进一步研究和 解决。
频谱决策与优化技术
要点一
要点二
频谱决策与优化技术是认知无线电技 术的关键技术之一，它能够对认知无 线电的决策过程进行优化，从而提高 认知无线电的性能和效率。
动态频谱管理
能够实时监测频谱使用情况，发现空闲频段，并快速占领 这些频段进行通信。
智能化
具备学习能力，能够感知周围环境的变化，并根据环境变 化做出相应的调整。
灵活性
能够根据不同的通信需求和无线环境，灵活调整通信参数 ，如传输功率、调制方式等。
认知无线电技术的发展历程
1 2
起源
认知无线电技术的概念起源于20世纪90年代， 由瑞典电信专家Joseph Mitola首次提出。
详细描述
为了提高频谱感知精度，需要采用先进的信号检测算法和信 号处理技术，例如匹配滤波器检测、能量检测、循环特征检 测等。同时，需要加强频谱感知技术的研发和创新，以提高 其性能和适应性。
04
认知无线电的未来发展
人工智能与认知无线电的结合
人工智能技术为认知无线电提供了强 大的分析处理能力，能够实时感知和 识别无线环境的变化，优化频谱资源 的分配和管理。
智能交通
超宽带认知无线电的关键技术研究
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宽带无线
Broadband Wireless
超宽带认知无线电的 关键技术研究
■ 北京邮电大学无线网络实验室 仲玮 国家无线电监测中心 曾繁声 张陆勇
和通信方面具有充分的计算智能来探测用户通信需 求，并根据这些需求来提供最适合的无线电资源和 无线业务。”认知无线电的两个最主要目标是高度 可靠的通信方式以及高效的频谱利用率。
1.2 超宽带（UWB）
超宽带技术自上世纪90年代起应用于民用领域 后，在国际上掀起了一股研究热潮，被认为是下一 代无线通信的革命性技术。超宽带是指信号的-10d B 相对带宽大于0.20或绝对带宽超过500M H z的通信系 统。U W B的这个定义并没有限定它的数据信号的具
2.3 基于MB-OFDM的适配信号
正交频分复用(O F D M)是一种能够有效地在严重 的多径衰落信道中进行高速数据传输的技术。它可 以有效地克服多径带来的符号间干扰(I S I)；通过各 个子载波的联合编码，O F D M具有很强的抗衰能力。 因为具备这些优点，基于多频带正交频分复用(M BO F D M)的U W B系统在I E E E802.15.3a中和I R-U W B系统 一样都被提案为候选标准。同时M B-O F D M技术能够 检测第一用户和比较容易地对频谱进行整形从而降 低对第一用户的干扰，因此，它也是实现超宽带认 知无线电的一项重要技术。 由于M B-O F D M系统在频域里产生传输信号，因 此它能够通过关闭通道的方式来整形传输频谱。该 系统在频域中产生凹槽(Notch)的一个著名方法就是 把与受害者频带(Victim Band)，比如无线电天文频 段，重叠的几个子通道关闭掉，被关闭的子通道称 作零通道(Zero Tone)。这种方法的优点是接收机不
认知无线电与其关键技术研究
２ 认知 无线 电 的关键 技术 研究
２１位 置感 知技 术 ． 不 同的地理环境情况会对 电磁波信号 的传播产 生不 同的 影响（ 例如平原与室外就更适合无线通信的进行）通过将认知 。 无线 电技 术和 全 球 定位 系 统 （ ｌ ａＰ ｓｉ ｉｇ ｙｔ ＧＰ ） Ｇｏ ｌｏｉｏ ｎ ｓ ｍ， Ｓ 以 ｂ ｔｎ Ｓ ｅ 及地理信息系统（ ｏ ｒ ｈ Ｉｆｒ ｔ ｎＳ ｓ ｍ， Ｉ） Ｇｅｇａ ｙｎｏｍａｏ ｔ Ｇ Ｓ 进行结合， ｐ ｉ ｙｅ 认知无线 电系统可以通过 自我学习的方法 ， 从而进一步识别 出 系 统所 处 的地 理 位 置 ， 时根 据 地 理位 置 确 定 出周 围的地 理 环 同 境， 优化系统的参数配置， 选择最佳的发送频率和调制方式等。 具体而言 ， 在市区环境下， 因为所处 的电磁环境复杂， 多径衰落 较大 ， 则可以采用抗多径衰落较好 的Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ调制方式进行无线 通信 ， 而在乡村环境下 ， 因为 电磁环境较好， 这样便选择较大的 功率进行通信 ， 从而使得信号可 以传输到更远的地方 。还可以 把位置感知技术和数字波束形成技术进行有机 的结合， 使得认
２ １ 年 第 ３ 期 ０２ （ 总第 １９ 期 ） １
信 息 通 信
Ｉ Ｆ０ＲＭ ｏＮ ＆ Ｃｏ Ｍ Ｍ ＵＮ Ｉ ＴＩ Ｎ ＡＴＩ ＣＡ ｏＮ Ｓ
２Ｏ１ ２
（ｕ ． Ｎ １ ） Ｓｍ ｏ １ ９
认 知无 线 电与其关键技术研 究
张 丽 娴
（ 新疆乌鲁木齐 ６ ０ ６ ９ ２ 部队 ， 新疆 乌鲁木 齐 ８ ０ ９ ） ３ ０ ２
中 图 分 类 号 ： Ｎ ２ Ｔ ９５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ３ １３ （ ０２）３０４ ．２ １７ ．１ ｌ２ １ ０．０ ７０
认知无线电概念与关键技术研究
认知无线电的概念与关键技术研究【摘要】分析了认知无线电涉及的关键技术，指出了开展认知无线电技术研究的重要意义。
【关键词】认知无线电；软件无线电；性能评估；军事应用；关键技术1.引言近几年来，能够对不可再生的频谱资源实现再利用的频谱共享技术受到了人们的广泛关注[1]。
在需求牵引和技术推动的作用下，认知无线电技术应运而生。
认知无线电（cognitive radio， cr）[2-5]的概念最早是由瑞典joseph mitola博士于1999年提出的，是对软件无线电（sdr）功能的进一步扩展。
认知无线电理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用，这将大大降低频谱和带宽限制对无线技术发展的束缚，因此，这一技术被预言为未来最热门的无线技术[1]。
本文分析了认知无线电的关键技术问题，以期为技术人员启迪新思维、开展创新攻关提供理论基础和技术知识。
2.认知无线电的概念与基本特征2.1 认知无线电的概念[6]对于认知无线电的解释，较有代表的是mitola、fcc、itu- wp8a、john notor等组织或个人对认知无线电给出的定义。
mitola认为，认知无线电可保证个人无线数字助理（pdas）和相关网络智能地侦测用户的通信需求并为这些需求提供最适合的无线电资源，作为软件无线电的一种，它结合了应用软件、界面和认知等功能。
fcc定义认知无线电是一种可通过与其运行环境交互而改变其发射机参数的无线电。
该定义目前大家比较认同。
itu wp8a定义认知无线电为这样的无线电或系统，它可感知或了解其操作的环境从而动态、自治地调整其操作参数。
john notor认为软件无线电（software defined radio，sdr）不是cr实现的必然条件，cr也不是sdr的发展，它们之间是重叠关系。
概括来说，认知无线电具有检测（sensing）、适应、学习、机器推理、最优化、多任务以及并发处理/应用的性能。
2.2 认知无线电的基本特征由以上叙述和介绍可知，认知无线电具备以下两个基本特征[8]：（1）认知能力认知能力使认知无线电能够从其工作的无线环境中捕获着感知信息，从而可以标识特定时间和空间内未使用的频谱资源（频谱空穴），并选择最适当的频谱和工作参数。
认知无线电关键技术研究
如 果ｉｊ用 户 采用 相 同的传 输 信 道 ，那 么 ，干 ￣ｊ Ｌ 扰 函数 即为 １ ；如 果 用 户 采 用不 同 的传 输 信 道 ， 与
那 么 干 扰 函 数 为 ０ 上 面 的 效 用 函 数 的物 理 意 义 。
是 ：用 户 采用 策 略ｓ ，在 策 略ｓ 道 上 ，该用 户 ｉ 时 信
函数 ，此 函数 的定 义 如下 ：
当只 由一 个 用 户 作 出 决 策 ，这样 才 能保 证 决 策 严 格 满 足 最 大 化 效 用 函数 的要 求 。显 然 ，在 决 策 的 同时 ，所 有 用 户 都 应 该 知 道 ．在 他 们 周 围 的其 他
用 户 所 使 用 的传 输 信 道 以及 到 其 他 用 户 的传 输 损
定 义 固定传 输 功率 的信道 选择 博弈 论模 型为 ： ｒ ｛ ＝ Ｎ， ｛ｉ Ｓ ）ｉ ｛ ｉ ） Ｕ｝ｉ Ｎ （） １
式 中的Ⅳ 决 策者 的数 量 ，也 就是 认 知无 线 电 是 用 户 ；Ｓ是 第 决 策 者 的 策 略 ，也 就 是 第 ｉ 用 户 ｉ 个 个 选 择 的 传输 信 道 ；Ｊ 是 除 了第 ｉ 决 策 者 外 其 它 的 ｓ 个 决 策 者 策 略 ，也 就 是 其 它 认 知 无 线 电 用 户所 选 择 的传 输 信道 ； 是 决策 者ｉ 的策 略５ ｉ 应 的效 用 函 所对 数 ．通 过 选 择 不 同 的效 用 函数 ，可 以 对 整个 博 弈 过 程 产 生 不 同 的结 果 。 由 于 在 整 个 博 弈 过 程 中 ， 所 有 决 策 者 的策 略 都 会 对 其 它 的决 策 者 的策 略产
些 技 术 的 基 础 都 是 基 于 信 号 的检 测 与估 计 和数 据 库 的 管 理 技 术 ．而 如器 根 何 据无 线 电 环境 进 行 功 率
认知无线电的概念与关键技术
认知无线电的概念与关键技术汇报人：2023-12-15•认知无线电概述•认知无线电的关键技术•认知无线电的频谱感知技术目录•认知无线电的频谱管理技术•认知无线电的频谱共享技术•认知无线电的频谱移动性管理技术01认知无线电概述认知无线电是一种智能无线电通信技术，通过感知周围无线环境，自适应地调整其传输参数，实现频谱的高效利用。
定义认知无线电具有感知、学习和自适应能力，能够实现对频谱资源的动态利用，提高无线通信系统的性能和效率。
特点定义与特点发展历程与现状发展历程认知无线电技术起源于20世纪90年代，随着无线通信技术的快速发展，认知无线电技术逐渐受到关注和研究。
现状目前，认知无线电技术已经取得了一系列重要进展，包括频谱感知、频谱共享、频谱移动性管理等关键技术，并在军事、民用等领域得到了广泛应用。
应用领域与前景认知无线电技术可应用于军事通信、智能交通、物联网、智能家居等领域。
前景随着无线通信技术的不断发展，认知无线电技术的应用前景将更加广阔。
未来，认知无线电技术将与人工智能、大数据等新技术融合，实现更高效的频谱利用和管理，为无线通信技术的发展带来新的机遇和挑战。
02认知无线电的关键技术频谱感知技术是认知无线电的核心技术之一，用于检测无线频谱中的空闲频段。
频谱感知概述常见的频谱感知方法包括能量检测、匹配滤波检测、协同检测等。
常见感知方法为了提高频谱感知的准确性和实时性，可以采用多天线技术、压缩感知等方法。
感知性能优化频谱管理概述频谱管理技术用于对无线频谱进行动态分配和优化，以提高频谱利用率。
频谱分配策略常见的频谱分配策略包括基于规则的分配、基于市场的分配和基于协作的分配等。
频谱共享与移动性管理为了实现频谱共享和移动性管理，需要设计高效的切换机制和协同策略。
频谱共享技术是认知无线电中实现频谱高效利用的关键技术之一。
频谱共享概述共享方式干扰管理常见的频谱共享方式包括时分复用、码分复用、频分复用等。
为了降低干扰，可以采用干扰消除、干扰协调等技术。
认知无线电安全关键技术研究
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。
认知无线电的概念与关键技术研究
抗干扰通信
01
认知无线电技术可以实时感知干扰情况，优化通信频率和传输
速率，提高通信的可靠性和安全性。
动态频谱管理
02
认知无线电技术可以实时感知频谱使用情况，动态分配频谱资
源，提高频谱利用效率。
协同作战通信
03
认知无线电技术可以实现部队之间的信息交互，协同作战，提
高作战效率。
认知无线电面临的挑战
技术成熟度
认知无线电技术可以优化物联网设备间的信息传输，提高传输效 率和可靠性。
物联网中设备的能源管理
认知无线电技术可以通过智能感知和优化能源消耗，降低物联网 设备的能耗。
物联网中设备的协同工作
认知无线电技术可以实现物联网设备的协同工作，提高整体效率 和性能。
认知无线电在智能交通中的应用
01
智能交通信号控制
06
参考文献
参考文献
参考文献1 标题：认知无线电在军事通信中的应用研究 作者：张三, 李四, 王五
THANKS
感谢观看
研究了频谱感知技术，包括基于信号强度和 基于谱特征的频谱感知方法，实现了对周围 无线电环境的感知和评估。
频谱共共享方法，实 现了不同用户之间的频谱共享和优化。
研究了无线通信技术，包括OFDM、 MIMO和协同通信等，实现了高速无线数 据传输和可靠通信。
未来发展趋势与展望
《认知无线电的概 念与关键技术研究 》
2023-10-30
目 录
• 认知无线电概述 • 认知无线电的基本原理 • 认知无线电的关键技术 • 认知无线电的应用场景与挑战 • 研究成果与展望 • 参考文献
01
认知无线电概述
定义与背景
认知无线电定义
认知无线电是一种智能无线电，能够感知周围无线环境，并 可以通过学习和自适应调整自身运行参数来优化无线通信性 能。
认知无线电关键技术概述
认知无线电关键技术概述
知网无线电是一种高度发展的科技，可以有效地传递信号，提升用户的体验和提供服务。
无线电是基于射频电磁波技术的一项电磁能源输入延伸传输的技术，不仅给用户带来了方便，也提高了数据的传输效率。
基础上它可以运用于通信业务、远程传输、航空航天和医药等行业。
无线电关键技术包括系统技术、通信技术、网络技术和应用技术：
一、系统技术包括：天线理论、电磁场相关系统、信号传播和物理系统的发展和实验。
这些技术主要是为了提高射频技术的发射和接收能力，使信号更好地传播和接收，从而使无线电系统的效率更大。
二、通信技术主要指信号的调制方式、传播模型等，像条码解码技术和传播模型，构成无线电通信系统。
它们共同构成无线电通信系统。
三、网络技术包括无线传播网络、无线传播协议、移动网络和移动IP等。
它们可以使节点系统建立起传播网络，在这种传播网络中可以互相传输数据，传输效率出现大幅度提高。
最后，无线电应用技术指最终使用无线电系统达成特定目标的应用系统，它们主要体现在信号合成、信号处理等技术中，无线电应用技术被广泛应用于医疗、教育、航空航天、航空和电力行业。
总之，无线电关键技术涉及系统技术、通信技术、网络技术和应用技术，它们在行业和个人用户中都被广泛应用，大大提升了用户体验和服务水平。
浅谈认知无线电技术的
热点
近年来，随着人工智能、机器学习等技术的快速发展 ，智能化的认知无线电技术成为研究热点。其中，基 于人工智能的无线频谱感知、学习驱动的无线频谱共 享以及优化算法在动态频谱接入与优化等方面的应用 具有重要研究价值。
与其他技术的融合与发展
与人工智能技术的融合
认知无线电技术需要利用人工智能技术进行模式识别、决策与优化等任务。目前，深度学 习、机器学习等人工智能方法在认知无线电技术中的应用已经取得了一系列重要成果。
干扰消除与协同传输
干扰消除
认知无线电技术可以通过多种手 段，如滤波、降噪等，消除干扰
信号，提高传输质量。
协同传输
多个认知无线电用户可以协同传 输信号，通过信号叠加、互补等 方式，增强信号强度和可靠性。
自适应传输
认知无线电技术可以根据干扰情 况和信道质量，自适应地调整传 输策略，提高传输效率和可靠性
实现动态频谱接入
总结词
认知无线电技术能够实现动态频谱接入，提高无线通信的灵活性和效率。
详细描述
认知无线电技术能够实时感知和分析周围的无线电环境，根据实际需求和可用频谱的情况，动态地选 择最佳的频谱进行接入。这种方式避免了传统的固定频谱分配方式的僵化和低效，提高了无线通信的 灵活性和效率。
面临的技术挑战与解决方案
浅谈认知无线电技术
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目 录
• 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 • 结束语
01
认知无线电技术概述
定义和特点
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 输数（如频率、功率、调制方式等）以适应不同环境下的 无线电通信需求。
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。
认知无线电系统关键技术研究的开题报告
认知无线电系统关键技术研究的开题报告一、选题背景近年来，随着无线电通信技术的快速发展，认知无线电系统已成为无线通信领域的研究热点。
认知无线电系统主要利用智能化、自适应化、自组织化等技术，实现无线频率的动态分配和共享，提高频谱利用率和无线通信的稳定性和可靠性，具有非常广阔的应用前景。
然而，在认知无线电系统的实现过程中，存在着一些技术难题和关键问题需要解决，因此，认知无线电系统关键技术研究具有很高的实际意义和科学价值。
二、研究内容和目标（一）研究内容本次开题报告旨在对认知无线电系统关键技术进行研究，具体包括以下内容：1.认知无线电系统的基本原理和架构。
2.认知无线电系统的频谱监测技术。
3.认知无线电系统的频谱感知技术。
4.认知无线电系统的频谱调度技术。
5.认知无线电系统的高效编码和解码技术。
（二）研究目标1.深入理解认知无线电系统的基本原理和架构，掌握其关键技术。
2.研究认知无线电系统的频谱监测技术，实现对无线频谱的全面监测和分析。
3.研究认知无线电系统的频谱感知技术，实现对无线频谱的快速感知和定位。
4.研究认知无线电系统的频谱调度技术，实现对多用户、多频段的无线频谱资源的合理分配和调度。
5.研究认知无线电系统的高效编码和解码技术，提高无线通信的可靠性和数据传输的速率。
三、研究方法和技术路线（一）研究方法本研究主要采用文献调研和实验研究相结合的方法，通过学习和分析相关文献，掌握认知无线电系统的关键技术和发展趋势；同时，利用软硬件等实验平台，开展相关实验研究，验证理论模型和算法的正确性和实用性。
（二）技术路线1. 研究认知无线电系统的基本原理和架构，并对其关键技术进行分析和总结。
2. 研究认知无线电系统的频谱监测技术，通过实验验证监测技术的有效性和可靠性。
3. 研究认知无线电系统的频谱感知技术，通过实验验证感知技术的准确性和高效性。
4. 研究认知无线电系统的频谱调度技术，通过实验验证调度技术的优化性和适应性。