认知无线电学习笔记二-频谱感知方法总结
认知无线电中的频谱感知技术
第30卷第11期重庆大学学报(自然科学版)Vol .30 No .11 2007年11月Journal of Chongqing University (N tur l Science Editi on )Nov .2007 文章编号:10002582X (2007)1120046204认知无线电中的频谱感知技术收稿日期:2007206230基金项目:国家自然科学基金资助项目(60672097)作者简介:冯文江(19632),男,重庆大学教授,主要从事宽带无线接入技术和通信信号处理等方面的研究,(Tel )023*********;(E 2mail )f wj@ccee .cqu .edu .cn 。
冯文江,郭 瑜,胡志远(重庆大学通信工程学院,重庆400030)摘 要:分析了认知无线电中的频谱感知技术。
对加性白高斯噪声信道下匹配滤波器检测法和能量检测法进行了研究,并比较了能量检测法下认知用户单独检测、合作检测以及采用多样性技术来检测第一用户的性能。
仿真结果表明:在低信噪比情况下,匹配滤波器具有良好的检测性能;当信噪比大于0dB 时,采用能量检测法能够检测各种信号;认知无线电用户之间合作检测和采用多样性技术能够提高能量检测法的可靠性。
关键词:认知无线电;频谱感知;匹配滤波器;能量检测 中图分类号:T N929.52文献标志码:A 随着无线通信业务的增长,可利用的频带日趋紧张,频谱资源匮乏的问题日益严重,尤其是在频率需求非常紧张的数百兆赫兹到3GHz 的无线频带范围内。
世界各国现行的频率使用政策除分配极少的I S M 频段之外,大多采用许可证制度。
而获得许可的用户,并非全部都是全天候占用许可频段,一些频带部分时间内并没有用户使用,另有一些偶尔才被占用,即使系统频谱使用率低,仍无法将空间的频谱分配给其他系统使用,即无法实现频谱共享。
怎样才能提高频谱利用率,在不同区域和不同时间段里有效地利用不同的空闲频道,成为人们非常关注的技术问题。
认知无线电的频谱感知技术的分析
认知无线电的频谱感知技术的分析发布时间：2021-05-17T05:02:04.121Z 来源：《现代电信科技》2021年第2期作者：宫琦刘嫒玲[导读] 认知无线电频谱感知技术是一种智能无线电通信技术。
认知无线电感知的主要任务是频谱感知，本文提出了频谱测量技术发射机检测。
（武警辽宁省总队辽宁沈阳 110000）摘要：认知无线电频谱感知技术是一种智能无线电通信技术。
认知无线电感知的主要任务是频谱感知，本文提出了频谱测量技术发射机检测。
由于无线电技术的灵活性，可以大大提高频谱利用率。
它被认为是解决负荷问题的最佳方法。
认知无线电通信是一种智能通信系统，它能实时接收周围的通信情况并跟踪发射机参数，采用动态频率控制来提高频率的利用率。
高可靠性频率捕获是保证频率共享的关键技术。
本文讨论了协调波识别、能量控制、静态循环函数和联合识别等频率传感器技术，分析了不同方法的特点。
关键词：无线电；频谱感知技术；分析；认知1、前言随着人类社会对射频资源需求的不断增加，这些资源已经成为信息社会的稀缺资源。
在这种情况下，认知无线电技术应运而生。
通过固定频率的分配策略，可以有效地解决频谱资源分配不当的问题，在分析频差的基础上，这是有效利用非频率资源进行研发的重要方法。
目前，频谱作为认知无线电通信的一项关键技术，其研究越来越受到人们的关注，更重要的是，它正在被研究之中。
在成功接收频谱的基础上，认知无线电的其他部分，包括频率控制模块，也能正常工作。
因此，频谱感知能力直接决定了认知无线电系统的效率。
在给定时间和地理位置由未经授权的用户信号确认的频谱搜索。
如果能找到这样一个空频谱，它将被用作认知无线电系统的频谱信号。
对于认知无线电接收机，即使已经确定噪声发生在某个频率范围内，也必须确定无线电是否有其他认知无线电信号检测到频率。
2、现状2.1技术的研究意义频谱捕获、未探测频率的探测和频谱资源的动态管理是放射性核素技术应用的两个重要方面。
认知无线电中基于谱熵的频谱感知方法
1
本课题得到教育部高校博士点基金资助(20050216001)。
-1-
基频附近有一个峰值，而在信号的高次谐波中能量是很低的。而反观噪声的频谱图，从中我 们可以看到， 信号频谱中的每一个频率成分都有可能是一个能量的峰值点。 从频谱图的分布 来看，信号频谱图的分布是符合一定规律的，而噪声频谱图的分布是不规律的。因此，在本 文中，我们引入了谱熵的方法来检测主用户信号。在无线信号检测和分类中，信号的频谱分 析是广泛应用的工具，而傅里叶变换又一个简单有效的方法。
认知无线电中基于谱熵的频谱感知方法1
关新平，王海峰，龙乘念
燕山大学电气工程学院网络控制与生物信息研究中心， 河北省工业计算机控制工程重点实验 室，河北秦皇岛(066004)
E-mail:xpguan@
摘 要：频谱感知技术是认知无线电技术中的一项重要的技术，本文中，我们提出了一种基 于谱熵的检测主用户信号的方法， 此方法不需要主用户信号的先验知识， 能更好的应用在实 际系统中。通过仿真，即使接收主用户信号的信噪比较小时，我们提出的方法也能很好的检 测到主用户的信号。 关键词：谱熵；频谱感知；认知无线电 中图分类号：TP393.04
3.2 谱熵估计及检测
经过快速傅里叶变换， 我们得到信号每一个频率分量 个频率分量的能量归一化的概率密度定义为：
f i 和其相应的能量谱 Y ( f i ) 。每一
-3-
pi =
∑Y ( f )
i =0 i
N
N −1
Y ( fi )
根据信息熵的概念，信号的谱熵定义为
nk S ( n ) = ∑ skWN = ∑ sk e k =0 k =0 N −1 N −1 −j 2π nk N
认知无线电频谱感知技术分析
-４４-１、引言当前，认知无线电关键技术的研究主要集中在频谱感知和动态频谱管理两方面。
而根据FCC 的定义，认知无线电的最大特征是能够对无线电环境进行感知。
认知无线电的其它部分，包括频谱管理模块的正常工作都是以频谱感知的成功为前提的，因此，频谱感知能力的强弱直接决定认知无线电系统能否有效工作。
具体来讲，认知无线电频谱感知主要实现两大功能：l)检测频谱空洞是否存在。
寻找在特定的时间和地理位置没有被授权用户(主用户)信号占用频谱。
如果检测到有这样的空闲频谱，则该频谱就可以作为认知无线电系统传输信号的频谱。
2)对于某个认知无线电接收机来讲，即使已经确认了某频段形成频谱空洞，该接收机还需要检测该频谱空洞是否已经被其它认知无线电用户(次用户)信号占用。
如果有，则本地认知无线电接收机还需寻找其它的频谱空洞传输信号，以避免和其它次用户同时使用该频谱空洞而产生冲突。
对于认知无线电系统来讲，频谱感知既要保证此用户能有效利用授权频谱来传输非授权信号，又不会对主用户信号造成干扰而影响授权业务的进行。
此外，频谱感知还要使得整个认知无线电网络中所有次用户能够有序地使用空闲频谱，而不会造成使用上的冲突和相互间的干扰。
要满足这些要求，认知无线电中的频谱感知必须保证可靠、高效，具体体现为能够在低信噪比、强干扰下可靠地检测到主用户信号和其它次用户信号的存在与否，甚至还要对不同的次用户认知无线电频谱感知技术分析孙景芳 华北电力大学电气与电子工程学院 ０７１００３进行识别以更好地掌握频谱占用情况。
由此可见，频谱感知不仅是认知无线电实现的基础，也是认知无线电的一大技术挑战。
对频谱感知技术的研究对于认知无线电的发展具有重要的意义。
总的来说，频谱感知技术可以归纳为发射机检测和合作检测。
２、发射机检测在实际应用中，认知无线电系统中的次用户往往很难估计出主用户发射机和接收机之间的信道。
因此，认知无线电系统往往直接根据认知无线电接收机本地接收到的数据来对频谱空洞的有无进行检测。
认知无线电的频谱感知技术
认知无线电的频谱感知技术认知无线电的频谱感知技术近年来，随着无线通信应用领域的快速发展，可供分配的频谱资源显得日益紧张，然而在对频谱利用情况的检测中发现频谱的利用率却十分低下，致使现今这种固定的频谱分配方式已难满足当前对无线通信技术发展需要，在这样的背景下，出现了认知无线电这一全新的通信理念并得到通信领域科研人员的广泛关注。
射频君已经给童鞋们介绍了认知无线电的基本知识，今天要给大家谈谈认知无线电的频谱感知技术。
频谱感知技术分类CR（认知无线电）的设计规则把CR用户当做频谱用户的来访者，这就需要有效的频谱管理操作方案，使得用户占据空闲信道的同时而不引起对PU（主用户）的干扰，并且在检测到PU开始发送信号时，离开所占据信道。
这些规则成功执行的重点依赖于CR用户对周围环境的感知能力，也就是通过CR用户的频谱感知方案来完成的。
频谱感知的主要目的是提供更多的接入机会给CR用户而不对PU造成干扰。
当授权用户活动性减弱时认知无线电的硬件能够识别出频谱空洞，并把这些频谱空洞用作通信。
然而这些已授权的信道，同时也被定义为PU频带，在被检测到PU信号时，需要被迅速的清空。
因此，对无线频谱的准确感知是实现认知无线电技术的关键。
由于实际通信系统中存在的噪声不确定性以及授权用户信号信息未知等特性，使一些传统的频谱感知算法难以满足认知无线电的频谱检测需要。
如何在已知信息较少的前提下高效地检测频谱空洞成为当前认知无线电领域里研究的热门课题。
当前，主要的频谱检测算法大致有三类：基于授权用户发射机的频谱检测算法、基于多感知用户协作的频谱检测算法和基于干扰温度的频谱检测算法。
由于基于干扰温度的频谱检测算法在实现上难以获得授权用户处的干扰温度值，所以基于授权用户发射机的频谱检测算法和基于多感知用户协作的频谱检测算法成为当前频谱感知技术研究的主流方向，针对不同的检测环境需要，已经取得了大量的研究成果。
例如，基于授权用户发射机的频谱检测算法主要有能量检测、匹配滤波器检测、周期平稳检测、小波检测和特征值检测等相关算法。
无线电频谱感知技术及其在认知无线电中的应用
无线电频谱感知技术及其在认知无线电中的应用随着无线电通信技术的不断发展，日益增多的无线电设备和更加复杂的无线电应用场景中，对无线电频谱的需求变得越来越复杂，而频谱资源又是有限的。
传统的无线电需求无法满足日益增加的需求，这就需要一种全新的技术来解决这一问题，这就是无线电频谱感知技术。
无线电频谱感知技术是一种利用软件定义无线电技术和智能算法来获取无线电频谱信息和认知无线电信道条件的技术。
它可以通过感知无线电环境中所有信号的类型、频率和功率，有效地管理和利用无线电频谱资源，使得无线电通信更加高效和可靠，同时也能保障无线电频谱的合理利用。
无线电频谱感知技术在认知无线电技术中扮演着重要的角色。
认知无线电技术是一种先进的无线电通信技术，利用软件定义无线电技术实现动态频谱的管理与共享，是信息时代的重要组成部分。
其核心是利用无线电频谱感知技术快速感知无线电环境中的频率、增益、调制等信号参数，进行信号识别、特征提取和信噪比估计，从而自主地选择适合的频段、通信模式等，实现频谱的高效利用。
无线电频谱感知技术的应用领域非常广泛。
在军事领域中，可以通过无线电频谱感知技术在敌后情况下获取敌方无线电通讯情报，以便进行有针对性的打击。
在无线电通讯业中，可以通过感知周边环境的频谱状况来选定更加稳定、高效的频段，从而提高通信质量和通信距离。
在物联网领域中，可以通过无线电频谱感知技术实现自动化资源分配、调度，从而减少无线电频谱资源的浪费，提高无线电频谱的可持续性。
无线电频谱感知技术作为一项关键的技术，在未来的发展中有着巨大的潜力。
当前，我国在此方面的研究仍处于起步阶段，存在诸多困难与挑战。
首先，是技术上的挑战。
无线电频谱感知技术需要运用信号处理、机器学习等新兴技术，需要长期的研究和积累。
其次，还需要制定相关政策法规和行业标准，加强无线电频谱资源的管理和监管，并建立相关的技术平台和监督机制，以确保无线电频谱合理利用和公平的竞争环境。
总之，随着无线电通信技术的不断发展和应用需求的不断增加，无线电频谱感知技术在认知无线电技术中的应用将越来越广泛，同时还将在无线电通讯、物联网、军事等领域中发挥重要的作用。
认知无线电频谱感知技术研究
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认知无线网络的频谱感知技术
认知无线网络的频谱感知技术认知无线网络的频谱感知技术认知无线电, 认知无线网络, 频谱感知认知无线电/认知无线网络起源于Joseph Mitola攻读博士期间的研究工作，在其博士论文中，Mitola将认知无线电定义为“the integration of model-based reasoning with software radio technologies”，认为认知无线电是智能计算和无线通信这两个学科交叉融合的产物[1] 。
随后，美国的FCC和DARPA分别启动了多项计划，对认知无线电和动态频谱接入问题进行深入研究；欧盟的端到端重配置计划(E2R: End to End Reconfigurability Project)也启动了对认知概念在技术和经济领域等各方面问题的研究。
Simon Hakin在2005年发表了关于认知无线电的著名文章“Cognitive radio: brain-empowered wireless communications”[2] ，主要从信号处理和自适应过程的角度对认知无线电技术的框架结构进行了较为完善的分析。
此后，许多有名的大学和研究机构也展开了相关技术的研究和实验平台的开发，认知无线电的概念也被扩展为认知无线网络，指利用认知原理来提高各种资源（频谱、功率等）使用效率的无线网络[3] 。
在频谱管理部门的带动下，一些标准化组织也先后开展了一系列标准制定工作以推动该技术的发展。
目前涉及认知无线电/认知无线网络标准制订的组织和行业联盟主要是美国电气电子工程师学会（IEEE）、国际电信联盟（ITU）和软件无线电论坛(SDR Forum)等。
认知无线网络中，主（授权）用户指那些对某段频谱的使用具有高优先级或合法授权的用户，次级用户是指那些低优先级的用户。
次级用户对频谱的使用不得对主用户造成干扰，因此要求其能快速、可靠地感知主用户使用授权频谱的情况。
次级用户必须具备认知能力，因而称其为认知用户，在网络结构中则表示为认知节点。
认知无线电学习笔记三 频谱感知技术研究
认知无线电的频谱感知技术研究0 引言随着无线通讯业务的增长，可利用的频带日趋紧张，频谱资源匾乏的题目日益严重。
世界各国现行的频率使用政策除分配极少的ISM频段之外，大多采用许可证制度。
而获得许可的用户，并非全部都是全天候占用许可频段，一些频带部分时间内并没有用户使用，另有一些偶然才被占用，即使系统频谱使用率低，仍无法将空间的频谱分配给其他系统使用，即无法实现频谱共享。
怎样才能进步频谱利用率，在不同区域和不同时间段里有效地利用不同的空闲频道，成为人们非常关注的技术题目。
为了解决该题目，Joseph Mito1a于1999年在软件无线电的基础上提出了认知无线电(Cognitive Radio，简称CR)的概念，要实现动态频谱接进，首先要解决的题目就是如何检测频谱空穴，避免对主用户的干扰，也就是频谱感知技术。
CR用户通过频谱感知检测主用户是否存在，从而利用频谱空穴。
1 匹配滤波器检测(Matched Filtering)匹配滤波器是一种最优的信号检测法，由于在输出端它能够使信号的信噪比达到最大。
匹配滤波器最大的优点就是能够在短时间里获得高处理增益。
但是使用匹配滤波器进行信号检测必须知道被检测的主用户信号的先验知识，比如调制方式、脉冲波形、数据包格式等，假如这些信息不正确就会严重影响其性能，同时匹配滤波器计算量也较大。
因此它可以用来检测一些特定的信号，但是每类主用户认知无线电都要有一个专门的接收器，这就增加了系统的资源耗费量和复杂度。
2 能量检测(Energy Detector—Based Sensing)能量检测是一种较简单的信号非相干检测方法。
根据基本假设模型，在高斯加性白噪声(AWGN)信道情况下，采用能量检测法进行主用户信号检测的性能。
在AWGN信道非衰落的环境中，可知信道增益h是确定的。
在H1下，当接收到的信号超过判决门限进时，判定主用户信号存在。
在H0下，当接收信号超过判决门限时，则会作出错误的判定。
认知无线电频谱感知综述
果， 但分簇的方式较为复杂 。
文献［ ８ 】 中各感知节点利用能量检测方法检测频谱信息后 ， 选择
生的检测概率Ｐ ｄ 组成矩阵， 对其采用奇异值分解 增多 ， 频谱资源就显得越来越紧缺。 而传统频谱分配 的固定方式使 隐含各节点 间相关 『 选择 出最少和最不相关 的感知节点参与合作感知 。 经仿真分 频谱资源的利用率过低【 】 】 ， 从而受到了现实中频谱使用需求的挑 战。 方法 ， 析 ， 其方法 的检测性能优于文献［ ９ ］ ； 最优感知节点集合选择算法所获 为 了充分地使用不 同时 间、 不 同地域 的空 闲频段 ， 认知无线 电技术
２无线环境下 的频谱感知
关矩阵 ， 进而分析相关矩 阵的特性来估计信道的Ｓ ＮＲ， 从而选择 出 Ｓ Ｕｓ 。 文献最后对 算法的性能进行 了仿真分析 ， 给出 了Ｃ Ｃ Ｍ算法对
认知无线 电就是要在复杂的无线环境 中准 确、 可靠 、 高效 的感 信道Ｓ Ｎ Ｒ估计的性能曲线。 但文献没有考虑信号多径延 时对相关性 知出可用的频谱 。 现在主要的研 究也是针对无线环境 的不利影响展 能 的 影 响 。
道 相 比于 无线 信 道 的 多径 衰 落 ， 受 阴影 衰 落 的 影 响 更 大 。 所 以首 先 计 出Ｓ Ｕ ｓ 的可靠性 ， 从而提高了感知性能。 最后文献仿真了算法的性 来 看 阴影 衰落 对 频 谱 感 知 的 影 响 。 能， 并与文献［ １ ３ －１ ４ ］ ￣ 行 了对 比 。
开的。
文献【 １ ２ ］ 提出了一种针对ＡＷＧ Ｎ信道和瑞利多径衰落信道的通 现有研究 中大量文献首先将信道假设为衰落信道 ， 研究了衰落 用频谱感知的方法。 其在文献［ １ ３ －１ ４ １ 的基础上提 出修正 Ｂ Ｐ Ａ（ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ 信道对频谱感知 的影响。 文献【 ４ 】 通过研究 指出， 频谱感知 的检 测信 ｐ ｒ ｏ ｂ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ， 基础概率分 配） 函数 和Ｄ－ Ｓ 证据理论 ， 估
认知无线电频谱感知若干关键技术研究
认知无线电频谱感知若干关键技术研究认知无线电频谱感知若干关键技术研究摘要：无线电频谱资源的有效利用成为了现代通信技术中的重要问题之一。
认知无线电（CR）技术通过频谱感知技术可以有效地提高频谱利用效率。
本文主要针对认知无线电领域中的频谱感知技术进行了综述和研究。
首先介绍了频谱感知的基本原理和概念；然后详细讨论了频谱感知中的关键技术，包括能量检测、周期检测、循环谱估计等；接着探讨了频谱感知的算法和优化方法，并对不同场景下的频谱感知技术进行了比较和分析；最后，总结了频谱感知技术的发展趋势和挑战。
关键词：认知无线电、频谱感知、能量检测、周期检测、循环谱估计、算法、优化方法。
一、引言在现代通信系统中，频谱资源的稀缺性成为了制约通信技术进一步发展的一个重要因素。
传统的无线电通信系统采用静态分配的频谱资源，很难有效利用频谱资源。
而随着无线通信技术的发展和用户数量的增加，对频谱资源的需求也不断增加。
因此，如何高效地利用频谱资源成为了无线通信技术研究的焦点之一。
为了解决频谱资源利用不足的问题，认知无线电技术应运而生。
认知无线电技术是指通过对周围环境和频谱资源的感知来实现对频谱资源的动态分配和管理。
其中，频谱感知技术是认知无线电技术的核心。
频谱感知是指通过对周围环境中的电磁信号进行感知和分析，从而获取空闲频谱资源的技术。
频谱感知技术可以实时地检测和识别无线电频谱的使用情况，根据感知结果进行频谱资源的优化配置，从而提高整体的频谱利用效率。
频谱感知技术不仅可以提高频谱利用效率，还能够降低无线电频谱干扰的风险，提高通信系统的性能指标。
二、频谱感知的基本原理和概念频谱感知的基本原理是通过对周围环境中的无线电信号进行采样和分析，获取频谱资源的使用状态。
在频谱感知中，主要需要进行信号的能量检测、周期检测和循环谱估计等。
1. 能量检测能量检测是频谱感知中最基本的技术之一。
能量检测的原理是通过对接收信号的能量进行检测，从而判断该频率上是否有信号存在。
认知无线电的几种频谱感知方法研究
认知无线电的几种频谱感知方法研究[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；协同感知随着无线服务和设备如移动通信、公共安全、电视广播等的出现，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入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，某些频段大部分时间里是空闲的，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。
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。
下面就对几种频谱感知方法及其特点和性能进行介绍和分析，，如接受信号能量检测、循环平稳信号的谱相关检测、本地振荡器的能量泄漏检测等。
1.能量检测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FFT，转换到频域，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。
能量检测法的优点是不需要知道信号的先验知识，在实现上非常的简单，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，用能量检测法局限性很大；最后，能量检测只是计算信号的能量，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。
认知无线电频谱感知技术分析
认知无线电频谱感知技术分析摘要：认识无线电技术做为近年来通信领域的热点研究课题，是无线通信新兴智有技术之一，它对目前频谱资源利用率较低的固定频谱分配制度问题能够有效加以解决。
因此，深入探讨做为认知无线电实现频谱分配、频谱共享前提和基础的频谱感知过程，则成为整个系统环节的重中之重。
关键词：认知无线电频谱感知技术研究意义分类分析中图分类号：tn925 文献标识码：a 文章编号：1007-9416(2012)02-0033-02伴随着广播电视、移动通信等领域中的应用越来越广泛，无线电技术应用面不断得到扩展，这使得有限的无线电频谱资源，与社会不断增长的需求产生一定的矛盾，可以说，随着人类社会对无线电频谱资源需求的增长，其也已成为稀缺的信息社会重要资源之一。
认知无线电技术正是在这种背景下产生的，它可从有效解决因固定频谱分配政策导致的频谱资源不合理分配问题，并在探索频谱空穴特性的基础上，对无线频谱资源高效利用的重要手段。
因此，探讨频谱感知这一认知无线电关键技术越来越为人们所关注，对此进行进入地探究也更具重要的现实意义。
1、认知无线电频谱感知技术的研究意义频谱感知/空闲频谱检测和动态频谱资源管理是认知无线电最核心两项技术，而频谱感知过程决定了其后续环节实施的顺利与否，可以说，感兴趣频段的检测，成为整个系统实现与否的重要前提条件。
因此，频谱感知技对于认知无线电的研究与发展作用极大。
感知无线信道的环境，对信息检测、感知过程中出现的空闲频谱，并将其看做是作用在物理层上的信号处理技术，频谱感知在认知无线电中的主要任务包含两方面的内容：一方面应检测授权用户的信号存在与否，判断频段是否可用，这个任务要求频谱检测具有较高的可靠性；另一方面，由于接入权差异的客观存在，认知用户在使用某一频段的过程中，必须时刻保持有效的监测状态，对授权用户接入或使用该频段时不接入或是及时用最快的速度退出占用，以避免干扰到授权用户的正常工作。
对认知无线电接收机而言，其工作地点即可在授权频段，也可在非授权频段。
认知无线电频谱感知技术分析
认知无线电频谱感知技术分析摘要：认识无线电技术做为近年来通信领域的热点研究课题，是无线通信新兴智有技术之一，它对目前频谱资源利用率较低的固定频谱分配制度问题能够有效加以解决。
因此，深入探讨做为认知无线电实现频谱分配、频谱共享前提和基础的频谱感知过程，则成为整个系统环节的重中之重。
关键词：认知无线电频谱感知技术研究意义伴随着广播电视、移动通信等领域中的应用越来越广泛，无线电技术应用面不断得到扩展，这使得有限的无线电频谱资源，与社会不断增长的需求产生一定的矛盾，可以说，随着人类社会对无线电频谱资源需求的增长，其也已成为稀缺的信息社会重要资源一。
1、认知无线电频谱感知技术的研究意义频谱感知/空闲频谱检测和动态频谱资源管理是认知无线电最核心两项技术，而频谱感知过程决定了其后续环节实施的顺利与否，可以说，感兴趣频段的检测，成为整个系统实现与否的重要前提条件。
对认知无线电接收机而言，其工作地点即可在授权频段，也可在非授权频段。
在授权频段上，授权用户比认知用户的接入权要高，认知用户在占用频段后，需进行周期性检测，以防与授权用户出现使用冲突现象，若频谱空穴已为信号所占用，则还需要去寻找新的空闲频段才能进行信号的传输，所以认知用户需要判断频谱空穴是否真实存在，这个过程包含在授权频段的检测过程中。
2、认知无线电频谱感知技术分类的形式从本质上来讲，频谱感知是通过对接收信号的检测，认识用户能够对某信道存在授权用户与否作出准确判断。
同时为避免对授权用户使用造成干扰，认知用户必须能够检测出空闲频谱，以及授权用户的出现。
也就是要求认知用户有效提升检测的可靠性，从而能够实现连续、实时地侦听频谱。
同时，由于认知环境的差异，实现频谱感知还需要高度的灵活性。
频谱感知对信号的处理表现在通过信号统计对授权用户作出身份辨识和通过处理增益提高射频前端灵敏性。
总体来讲，频谱感知技术可归纳为授权用户发射端检测、授权用户接收端检测和协作检测。
其中，本地频谱检测是指单个认知用户独立执行频谱检测算法检测的过程，又可以分为: 授权用户接收端检测(primary receiver-sensing)和授权用户发射端检测(primary transmitter-sensing)。
认知无线网络中精准频谱感知技术研究
认知无线网络中精准频谱感知技术探究摘要：随着挪动通信技术的飞速进步，频谱资源日益紧张。
为了最大化地利用有限的频谱资源，认知无线网络技术被提出并得到广泛应用。
在认知无线网络中，精准的频谱感知技术是实现动态频谱分配的基础。
本文阐述了认知无线网络中的精准频谱感知技术探究进展，包括频域感知、时域感知、空域感知、全频谱感知以及混合感知等技术。
通过分析比较各种感知技术的优缺点，得出结论：混合感知技术是目前认知无线网络中最具潜力的技术之一。
文章最后探讨了将来精准频谱感知技术的进步趋势和探究方向，为认知无线网络的应用提供了参考。
关键词：认知无线网络、频谱感知、频域感知、时域感知、空域感知、全频谱感知、混合感知目录：一、绪论1.1 探究背景1.2 探究意义和目标1.3 论文结构二、认知无线网络频谱感知技术探究现状2.1 频域感知技术2.2 时域感知技术2.3 空域感知技术2.4 全频谱感知技术2.5 混合感知技术三、各种频谱感知技术比较分析3.1 频域感知技术与其他技术比较3.2 时域感知技术与其他技术比较3.3 空域感知技术与其他技术比较3.4 全频谱感知技术与其他技术比较3.5 混合感知技术与其他技术比较四、精准频谱感知技术将来进步趋势和探究方向4.1 向着更高精度和更广频带进步4.2 向着更加智能化和自适应化进步4.3 向着更多领域应用拓展五、总结。
一、绪论1.1 探究背景随着无线通信技术的飞速进步，多种无线应用需求的不息增加，无线频谱资源的紧缺和低效已经成为制约无线通信进步的瓶颈和限制因素。
在这种状况下，认知无线网络因其具有感知和智能的特点而备受关注。
频谱感知技术作为认知无线网络中的重要组成部分，可以实现对无线频谱的精准感知和高效利用，提高频谱利用率和通信质量，从而有效缓解无线频谱资源的紧张冲突。
1.2 探究意义和目标精准频谱感知技术是目前认知无线网络的探究热点之一，对于推动认知无线网络智能化的进步具有重要的现实意义。
一种认知无线电的二次频谱感知算法
一种认知无线电的二次频谱感知算法何继爱;陈峰【摘要】在认知无线电(Cognitive Radio)系统中准确快速地频谱感知是有效通信的前提.如何均衡感知性能与感知时间是频谱感知技术面临的难题之一.现有的一次检测算法在这方面各有利弊.结合能量感知和PCA(Principal Component Analysis)感知的优势提出一种二次频谱感知的算法.首先利用双门限的能量感知算法进行初检.然后使用PCA感知算法对能量感知算法中检测值落于中间混淆区域的情况进行二次判决,以实现空闲频谱快速准确的感知.最后对该感知算法和其他传统感知算法的性能进行了仿真分析.仿真结果表明二次频谱感知算法提高了认知系统的频谱感知性能同时缩短了感知时间.%In cognitive radio systems fast and accurate spectrum sensing to communicate effectively is a prereq-uisite. How to tradeoff the throughput and detection reliability is one of difficult problems. At present the existing spectrum detection algorithms have advantages and disadvantages in this regard. The advantages of two algorithms use energy - detection of two thresholds for sensing early are combined, and then used the PCA ( Principal Compo-nent Analysis) algorithm to detect the middle of confusing area. Finally, the second spectrum detection algorithm and other traditional detection algorithm of performance are the simulation analysis. Simulation results show that the secondary spectrum sensing algorithm improves the performance of spectrum sensing of cognitive systems while re-ducing the perception of time.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)036【总页数】5页(P8993-8997)【关键词】认知无线电;频谱感知;能量检测(E-D);PCA二次感知【作者】何继爱;陈峰【作者单位】兰州理工大学,兰州730050;兰州理工大学,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TN925.6随着无线通信技术的飞速发展，无线频谱资源紧张的矛盾日益加剧，认知无线电技术(Cognitive Radio)［1］的出现是解决以上矛盾的有效方法之一。
一种认知无线电的二次频谱感知算法
一种认知无线电的二次频谱感知算法一种认知无线电的二次频谱感知算法如下：
在认知无线电系统中准确快速地频谱感知是有效通信的前提。
如何均衡感知性能与感知时间是频谱感知技术面临的难题之一。
现有的一次检测算法在这方面各有利弊。
结合能量感知和PCA感知的优势提出一种二次频谱感知的算法。
首先利用双门限的能量感知算法进行初检。
然后使用PCA感知算法对能量感知算法中检测值落于中间混淆区域的情况进行二次判决,以实现空闲频谱快速准确的感知。
最后对该感知算法和其他传统感知算法的性能进行了仿真分析。
仿真结果表明二次频谱感知算法提高了认知系统的频谱感知性能同时缩短了感知时间。
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研究初期。
大量文献。
判断有无信号传输。
识别信号类型。
1)匹配滤波器
主用户信号已知时最佳。
感知速度快。
但对信号已知信息的要求高，感知单元的实现复杂度极高（需要对大量类型信号的匹配滤波）。
2)基于波形的感知
已知主用户信号的patterns（用于同步等的前导序列等等），对观测数据做相关。
在稳定性和收敛速度上比基于能量检测的感知要好。
判决门限的选取。
信号功率因信道传输特性和收、发信机之间的距离的不确定性而难以估计。
实际中，可由特定的虚警概率给出门限，此时只需知道噪声方差。
3)基于循环平稳性的感知
信号的平稳特征由信号或信号统计量（期望、自相关等）周期性引起。
利用循环相关函数（而非功率谱密度）检测信号，可将噪声与信号分离。
因为噪声广义平稳无相关量，而调制信号由于循环平稳而存在谱相关。
循环谱密度（CSD）函数的计算是对循环自相关函数做傅里叶变换。
循环频率与信号的基本频率一致时，CSD函数输出峰值。
4)基于能量检测的感知
低运算复杂度和低实现复杂度。
缺点在于：判决门限的选择困难；无法区分能量来源是信号还是噪声；
低SNR条件下性能差。
噪声水平的动态估计，降秩特征值分解法。
GSM时隙能量检测，需与GSM系统同步，检测时间限制在时隙间隔内。
FFT之后频域能量检测。
检测概率在各种信道条件下的闭式解。
5)无线电识别
识别主用户采用的传输技术。
获得更多的信息，更高的精度。
比如蓝牙信号的主用户位置局限在10m 之内。
特征提取和归类技术。
各种盲无线电识别技术。
6)其它感知方法
多窗口谱估计。
最大似然PSD估计的近似，对宽带信号接近最优。
计算量大。
Hough变换。
基于小波变换的估计。
检测宽带信道PSD的边界。
协同感知——
协同（合作、协作）用来应对频谱感知中噪声不确定性、衰落和阴影等问题。
解决隐终端问题，降低感知时间。
提出有效的信息共享算法和处理增加的复杂度是协同感知要解决的难题。
控制信道可利用：1）指配频带；2）非授权频带；3）衬于底层的UWB。
共享信息可以是软判决或硬判决结果。
（基于能量检测的）感知合并方式：等增益合并、选择式合并、Switch & Stay（扫描式）合并。
协同算法应：协议开支小；鲁棒性强；引入延迟小。
非协同感知，优点为计算和实现简单，缺点为存在隐终端问题、多径和阴影的影响。
协同感知，优点为更高的精度（接近最优）、可解决阴影效应和隐终端问题；缺点为复杂度高、额外通信流量开支和需要控制信道。
协同感知的两种实现形式：
1)中心式感知。
中心单元广播可用频谱信息或直接控制CR通信。
AP。
硬信息合并、软信息合并。
2)分布式感知。
彼此共享信息，自己对频谱做出判决。
不需要配置基础结构网络。
外部感知——
外部感知网络将频谱感知结果广播给CR。
优点：可解决隐终端问题和衰落及阴影引起的不确定性；CR无需为感知分配时间，提高频谱效率；感知网络可以是固定的（避免电池供电）。
外部感知可以是连续的或周期性的。
感知数据传递给中心节点进一步处理，并将频谱占用信息共享。
为使干扰最小和机会利用最大，CR应跟踪和预测频谱变化。
信道接入方式可资利用。
隐Markov模型。
半Markov模型。
主用户行为模型应足够简单，以使最优的高层协议设计成为可能。
计算频谱机会至少在请求的时间内可供使用的可能性（似然值）。
感知频率（周期）——
取决于CR的感知能力和主用户的时域特征。
IEEE802.22草案的感知周期为30秒。
硬件要求和方案——
宽频带感知对硬件要求极高：高采样速率、高分辨率、大动态范围的ADC等。
两种构架：
single-radio——分配感知时隙。
dual-radio——一个通路（chain）用来数据收发，另一个用来感知。
一根天线也有可能。
多维频谱感知——各种可提供接入机会的维度（域）有
频率；时间；空间；
码：扩频码，TH或TF序列——需要定时信息；
角度：主用户波束方向；
信号：极化方向，波形——采用正交波形避免干扰。