认知无线电频谱检测
认知无线电频谱检测研究
军 队 园地
认知无线 电频谱检测研究
■ ９２５ 队 １４ 部 李 楠
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简要介绍了认知无线电系统中三种常用的频谱检测 法 ．分析了三种检 法的性 方 ： 测方
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配 特 定 的授 权 频 段 （ｉ ｎｅ ｒｑｅｃ Ｂ ｎｓ Ｌ Ｂ ，以 Ｌｃ ｓｄ Ｆｅｕｎｙ ａｄ Ｆ ） ｅ 供 不 同 的 业务 使 用 。 能量 检 测 法 的 流 程 如 图 １ 。
认知无线电 （ ｏ ｎｔＶ Ｒ ｄ Ｏ Ｃ ） Ｃ ｇ ｌｉｅ ｉ ａ Ｒ 的概念最早由
图２匹配滤 波器检 测原理 图
虚警概率 （ ， 这两个参数之 间的关系通 常用接 收机 工 Ｐ）
匹 配 滤 波 器 可 以 使 输 出信 噪 比 在 某 一 时 刻 达 到 最 作 特 性 曲线 Ｒ 表 示 。 判 决 门 限 的 制 定 主 要 依 据 奈 曼 一 ＯＣ
大 匹配滤波器的传递函数为 ：
１常 用 频 谱检 测 算 法 的原 理
１ １能 量 检测 ．
基 于能 量检 测 的频 谱 感知 方法是 一种 常用 的频 谱
感 知 方 法 ．它属 于 信 号 的 非相 干检 测 方 法 范 畴 。 基 于 能
OFDM中认知无线电频谱检测
OFDM中认知无线电频谱检测摘要：简述了认知无线电的背景和概念,介绍了认知无线电常用的两种检测方法：匹配滤波器法和能量检测法。
针对认知无线电和OFDM系统的特性提出了认知OFDM系统授权用户检测方法，该方法是基于OFDM的能量检测法。
仿真表明通过选择适当的判决门限可以使系统总的误检概率最小，并通过感知时间优化，可以有效地提高认知OFDM系统的信道传输效率。
关键词：认知无线电； OFDM；匹配滤波器法；能量检测法；感知时间无线电通信频谱是一种宝贵的资源，目前采用的是基于频谱授权的静态频带分配的原则。
随着无线通信技术的高速发展，无线电用户数量急剧增加，频谱资源贫乏的问题日趋严重。
认知无线电基于软件无线电，是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术[1]。
具有认知功能的无线通信设备可以感知周围的环境，并能根据输入激励的变化实时地调整其传输参数，在有限信号空间中以最优的方式有效地传送信息，以实现无论何时何地都能保证通信的高可靠性和无线频谱利用的高效性。
认知无线电的一个认知周期要经历3个基本过程：感知频谱环境、信道识别、功率控制和频谱管理。
认知无线电技术最显著的特征是能够感知并分析特定区域的频段，找出适合通信的“频谱空穴”，利用某些特定的技术和处理，在不影响已有通信系统的前提下进行工作。
因而,认知无线电系统传输信号时首先要感知该地无线电频谱环境，即频谱检测和“频谱空穴”搜寻与判定[2]。
下一代移动通信的链路层调制方式主要采用OFDM形式，因此认知无线电与OFDM系统之间的频谱共享已是必然趋势。
OFDM 的多载波调制技术以及自适应型功率分配给认知无线电更带来了巨大的灵活性。
本文采用能量检测法，将认知无线电频谱空穴检测与OFDM相结合，提出了一种多载波检测方法。
1 认知无线电信号检测方法 1.1 匹配滤波器检测法匹配滤波器是信号检测中的一种比较常用的方法，它能使接收信号的信噪比最大化。
在认知无线电设备中使用匹配滤波器，实际上完成的是解调授权用户的信号，这样认知无线电用户就要知道授权用户的物理层和媒体控制层的信息：调制方式、时序、脉冲形状、封装格式等，利用这些信息来实现与待检测信号在时域和频域上的同步，从而解调信号[3]。
基于认知无线电的频谱检测算法研究
基于认知无线电的频谱检测算法研究基于认知无线电的频谱检测算法研究摘要：随着移动通信的迅速发展，无线通信系统对频谱资源的需求不断增加。
然而，频谱资源是有限的，因此有效地管理和利用频谱资源变得至关重要。
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，通过对无线电频谱进行实时感知和学习，可以实现对频谱资源的高效利用。
频谱检测算法是CR系统中的重要组成部分，它负责探测并识别当前可用的频谱。
本文首先介绍了认知无线电和频谱感知的基本概念，然后分析了目前常用的频谱检测方法及其存在的问题。
接着，本文详细介绍了几种基于认知无线电的频谱检测算法，并对其进行了比较和分析。
最后，本文对未来的研究方向给出了展望。
关键词：认知无线电、频谱感知、频谱检测、算法、无线通信1.引言随着移动通信的快速发展，无线通信系统对频谱资源的需求不断增加。
然而，频谱资源是有限的，因此需要有效地管理和利用频谱资源。
为了提高频谱利用效率，认知无线电技术被广泛应用。
认知无线电是一种智能无线通信技术，它通过对无线电频谱进行实时感知和学习，可以实现对频谱资源的高效利用。
2.认知无线电和频谱感知2.1认知无线电认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种利用智能无线电设备和技术解决频谱资源短缺问题的技术。
CR设备具有自适应、自动化和智能化的特点，能够对无线电频谱进行实时感知、学习和决策，以实现对频谱资源的高效利用。
2.2频谱感知频谱感知是CR系统中的关键技术之一，它负责对无线电频谱进行实时感知、分析和识别。
通过频谱感知，CR设备可以获取当前可用的频谱资源，以便选择合适的频谱进行通信。
3.常见的频谱检测方法及问题分析目前，常见的频谱检测方法包括能量检测、周期性检测、协方差检测等。
然而，这些方法都存在一定的问题。
能量检测方法容易受到噪声的影响，周期性检测方法对信号的周期性要求较高，协方差检测方法对信号的统计特性要求较高。
认知无线电中的频谱空洞检测技术
摘要：认知无线电是一种基于软件无线电的智能的无线通信系统，它能够认知周围环境，并能够通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境，从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。
认知无线电的首要任务是检测频谱的空洞。
通常用在认知无线电中的非参数谱估计的方法主要包括多窗谱估计、Welch 方法等。
多窗谱估计算法在进行干扰温度的估计和频谱空洞的判定时，能够利用设立的多个传感器对环境信号进行接收和监测，并按照多窗谱估计与奇异值分解(MTM-SVD)算法进行处理获得干扰温度估计值，最后将其与干扰温度限比较判决，从而得到适合认知无线电系统应用的频谱空洞。
关键词：认知无线电；频谱空洞探测；干扰温度Abstract: Cognitive radio, built on a software-defined radio, is an intelligent wireless communication system. It is aware of its environment, and it uses the methodology of "understanding-by-building" to learn the environment. Its objectives are to efficiently utilize the radio spectrum and to solve the problem of radio electromagnetic spectrum scarcity. The primary task of cognitive radio is to detect spectrum holes. There are two methods of detecting spectrum holes: the Multitaper spectral estimation and the Welch method. Multitaper Method-Singular Value Decomposition (MTM-SVD) is used to estimate the interference temperature and detect the spectrum hole: this method utilizes sensors to receive and detect the environmental signals, and it will then estimate the interference temperature, and compare it with the defined limit to find the spectrum holes that adapt to the cognitive radio system.Key words: cognitive radio; spectrum hole detection; interference temperature基金项目：国家自然科学基金重大项目(60496316)、国家自然科学基金项目(60572146)、高等学校博士学科点专项科研基金(20050701007)、教育部科学技术研究重点项目(107103)自1999年认知无线电技术被提出以来，该技术就受到业内人士的普遍关注，被誉为是继超无线宽带(UWB)技术之后的另一个热点技术。
一种认知无线电频谱检测新算法
ｔ ｒｓ ｈ ｅ ａ ｇ ｒ ｈ ，ｗｈｃ ｓ ｓ ｅ ｅ ｇ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｉｇ ｅ ｎ ｄ ｅｅ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ，ｔ ｋ ｓ ｔ ｅ ｃ ａ ｎ ｌｆｄ ｎ ｎ ｅ ．Ｔ ｌｏ ｔ ｍ ｎ ｉ ｉｈ ｕ ｅ ｎ ｒｙ ｄ ｔｃｉ ｓ ｓ ｌ － ｏ ｅ ｄ ｔ ｃｉ ｔ ｏ ｏ ｎ ｏ ａ ｅ ｈ ｈ ｎ ｅ ａ ｉｇ ａ ｄ
一ห้องสมุดไป่ตู้
种 认 知 无 线 电频 谱 检 测 新 算 法
李文生 ， 李一兵
（ 尔滨工程大 学 信息与通信工程学院 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １００ ） ５０ １
摘
一
要： 认知无线 电（ｏｎｔｅｒｄｏ ｃ 是一种革命性智能频谱共 享技术 ， ｃｇｉｖ ｉ， Ｒ） ｉ ａ 可显著 提高频谱 使用率 ． 该文 提出 种基于似然 比判决的协同频谱检测算 法用 于多用户认 知无线 电系统的主用户 检测． 算法特 别考虑 了主用 该
ｔｕ ｕ ｉ ｚ ｔｏ ｒ ｍ ｔ ｉａｉｎ．Ｔ ｓｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ｉ ｅｉ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｔａｇ ｒｔ ｍ ｏ ｈ ｐ ｃ ｒ ｍ ｅ ｉ ｇ ｏ ｏ ｎ ｔｖ ａ ｉ ｙ — ｌ ｈｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓａ ｌｋ ｌｈ ｏ ａ ｉ ｔ ｓ ｌｏ ｈ ｆｒｔ ｅ ｓ ｅ ｔｕ ｓ ｎｓｎ ｆｃ ｇ ｉｉｅ ｒ ｄ ｏ ｓ ｓ ｏ ｉ
认知无线电中基于分簇的合作频谱检测算法研究的开题报告
认知无线电中基于分簇的合作频谱检测算法研究的开题报告一、课题背景及研究意义随着无线电技术和移动通信的快速发展，无线频谱资源日益紧张，如何更高效地利用现有的频谱资源成为一项突出的研究问题。
为了解决这一问题，认知无线电技术应运而生。
认知无线电是指无线电设备通过感知和分析周围频谱环境，从中找到未被使用的频谱资源并自主选择使用这些资源的一种技术。
与传统无线电技术相比，认知无线电技术具有更高的频谱利用率和灵活性。
在认知无线电技术中，频谱检测是一项重要的技术。
频谱检测是指对一段频谱区域进行扫描和探测，了解这个区域的占用情况。
频谱检测可以提供重要的信息，如频谱使用的空闲时间和可用的频谱资源等。
因此，高效的频谱检测算法对于认知无线电的实现至关重要。
当前的频谱检测算法主要分为两类：基于能量检测的方法和基于协作检测的方法。
在基于协作检测的方法中，当多个无线设备可以相互合作时，能够实现更精确和高效的频谱检测。
因此，基于分簇的合作频谱检测算法成为了近年来研究的热点之一。
基于分簇的合作检测算法是指在某一频段中将众多节点按照某一标准划分为多个簇，在每个簇内将节点之间进行信息交流和协作，实现更准确和高效的频谱检测。
二、研究目标和内容本研究的目标是设计和实现一种基于分簇的合作频谱检测算法，在相互协作的节点之间实现更准确和高效的频谱检测。
本研究将从以下几个方面展开：1. 分析当前广泛使用的频谱检测算法，包括基于能量检测的方法和基于协作检测的方法，了解其特点和优缺点。
2. 研究基于分簇的合作频谱检测算法的相关理论知识，包括分簇方法、节点协作和信息交流等。
3. 提出一种新的基于分簇的合作频谱检测算法，并实现该算法。
4. 对所提出的算法进行性能评估，包括准确性、效率和鲁棒性等方面的评估。
三、研究方法和计划本研究将采用以下方法：1. 文献调研，收集和整理现有的频谱检测算法和基于分簇的合作检测算法，并分析其特点和优缺点。
2. 开展理论研究，深入了解基于分簇的合作频谱检测算法的理论知识，包括分簇方法、节点协作和信息交流等。
基于FPGA的认知无线电频谱检测的研究的开题报告
基于FPGA的认知无线电频谱检测的研究的开题报告一、选题背景与意义随着无线通信技术的不断发展，无线电频谱资源日益紧缺，频谱资源的有效利用是提高无线通信系统容量和性能的关键。
为此，各国政府和国际组织在频谱管理方面都采取了一系列措施，例如分配频带、对频谱进行监管等。
频谱监管是指对频谱利用活动进行监测、测量及控制，以保证其合法使用和有效利用。
随着技术的发展，传统的频谱监管方法已不能满足实际需求，同时，认知无线电技术也逐渐成为了当下频谱监管领域的研究热点。
认知无线电技术是指一种能够感知周围无线电环境的无线通信技术，可用于实时监测和判定周围空闲频带资源，并能在空闲频带实现动态地自主接入和使用，以有效提高频谱资源利用率。
其中，频谱检测是认知无线电技术中的重要任务。
频谱检测是指通过对所监测频段的信号进行分析和处理，来判断该频段是否有信号正在占用。
因此，识别和监测可用的频谱资源将是认知无线电技术的核心问题之一。
同时，频谱检测技术的研究也将成为实现认知无线电技术的关键。
为解决频谱资源短缺的问题，提高频谱资源利用率，本课题将以FPGA为基础平台，采用高速数字信号处理技术，研究基于FPGA的认知无线电频谱检测技术。
二、研究目的本课题的研究目的是通过研究FPGA的应用，设计一个高效的认知无线电频谱检测系统，实现可靠、准确、实时的频谱检测。
三、研究内容1.研究认知无线电频谱检测的原理和技术方法，了解国内外研究状况和发展趋势；2.研究高速数字信号处理技术，确定适合该项目的FPGA平台；3.设计基于FPGA的认知无线电频谱检测系统，并进行硬件及软件实现；4.设计频谱检测算法，实现信号的处理和判定；5.测试和优化系统性能，验证系统的实时性、准确性和可靠性。
四、研究方法本课题将采用文献调研、数学建模、硬件设计、软件开发等多种研究方法，具体包括：1.对现有频谱检测方法和技术进行系统分析和归纳，研究其实现原理和关键技术；2.借助Matlab等软件建立识别算法，进行仿真和性能分析；3.根据FPGA的特点和系统需求，进行硬件设计和实现，并编写驱动程序和应用程序；4.进行测试和优化，验证系统的性能和可靠性。
认知无线电单节点频谱检测算法研究
认知无线电单节点频谱检测算法研究认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，旨在通过感知和适应无线电频谱环境来提高频谱利用效率。
频谱检测是CR中的一个重要环节，它通过对频谱进行监测和分析，确定可用频谱资源，为CR节点提供可用频谱进行通信。
在传统的频谱检测算法中，由于频谱环境的复杂性，往往需要大量的计算资源和时间来完成频谱扫描和分析，这给CR节点的实时性和效率带来了挑战。
为了解决这个问题，研究者提出了基于能量检测的频谱检测算法。
基于能量检测的频谱检测算法是一种简单且高效的方法。
该算法通过比较接收到的信号能量与预设的能量门限值，来判断频谱是否被占用。
当能量超过门限值时，认为频谱已被占用；反之，则认为频谱可用。
该算法不需要事先了解信号的特性，适用于不同类型的信号。
然而，基于能量检测的频谱检测算法也存在一些问题。
首先，由于无线信号在传播过程中会受到多径衰落、噪声等影响，信号的能量会有一定的波动，这可能导致检测结果的误判。
其次，频谱检测需要消耗一定的能量和计算资源，这对于能量有限的CR 节点来说是一种浪费。
为了解决上述问题，研究者提出了一种改进的频谱检测算法。
该算法结合了能量检测和其他检测方法，如周期性检测、相关性检测等，通过多个检测结果的综合判断，提高了频谱检测的准确性和可靠性。
同时，该算法根据CR节点的能量状况和通信需求，动态调整检测的频率和深度，以实现能量和计算资源的有效利用。
实验证明，改进的频谱检测算法在提高频谱检测准确性的同时，也降低了计算和能量消耗。
与传统算法相比，该算法能够更快速地检测到可用频谱，提高CR节点的实时性和效率。
综上所述，认知无线电单节点频谱检测算法是CR技术中的关键环节。
基于能量检测的算法简单高效，但存在一定的误判和资源浪费问题。
改进的频谱检测算法通过综合多种检测方法和动态调整策略，提高了频谱检测的准确性和可靠性，并降低了计算和能量消耗。
这将为CR技术的实际应用提供更好的支持和保障。
认知无线电中基于谱估计的频谱检测技术研究
高 翠 苑 津莎 赵 建 立 科 黑江 技信思 —龙— — —
认知无线电中基于谱估计的频谱检测技术研究
（ 华北 电力 大学 电子与通信工程 系， 河北 保定？ ７ ０ ３ ０ １０ ）
摘 要： 认知无线电是一种基 于软件无线 电的智 能的无 线通信 系统， 它能够认知周 围环境 ， 并能够通过一定 的方法相应地改 变某些工作 参数 来 实时地适应环境 ， 而达到提高频谱 利用率、 解频谱 资源 紧张的 目的。认 知无线电的首要任务是检测频谱的空洞。 从 缓 关键词 ： 知无线电 ； 认 干扰 温 度 ； 估 计 ； 谱 空洞 检 测 谱 频
１ 述 概 数时候 ， 总希望使用那些 主瓣 窄 、 带外泄漏 小 、 无线 电频谱作 为一种宝贵的资源 ， 主要 由 衰减比较 快且频谱 函数恒为正值 的序列 。 政府 的有关部 门授权使用。在这种频谱管理方 不同的正交窗是根据期望得到的估计谱 的 式 下 ，一个频段一般仅授权 给一个无线通信系 良好统计特性这一标准得到。如果要 求谱 的能 统单 独使用 。 这种静态的无线频谱管理 方式 ， 虽 量最大 化集 中在带 宽为 Ｉ ， ， ＿ ｗｌ ｗ 就是 要求 窗 然可以简单有效地避免不同无线通信系统 间的 函数的谱的能量，［一ｌ（） 最大， ｌｆ Ｄ ／Ｊ ￣ Ｊ 这样就 相互干扰 ，但常常导致在某段时问 内一些频段 得 到 Ｔ ｏ ｓｎ ＭＴ 如果要求估计谱 的偏差最 ｈｍ ｏ Ｍ。 图 １多窗功 率谱 估 计 的 流 程 图 使用得非常频繁 ，而另一些频段却没有用户使 小 ，则要使得局部偏差 Ｊ （ 最小化 ， ，Ｉ， 。） 这 而且 ， 对于宽带信 用 的缺陷 ， 从而造成了频谱资源 的浪费 。 认知无 样就得到 ＭＢ和 Ｓｎ ｓｉａ谱估 计方法 。其 中 大似然功率谱估计器的近似。 ｉｕｏ ｌ ｄ 号而言 ， Ｔ Ｍ Ｍ谱估计过程是近最优 的。在功率 线 电技术【 为一种智 能的频谱共享技术 ， 怍 通过 Ｄ，＝ （） ∑ ｍ 。 Ｍ Ｍ方法被广泛认为是优于任何非 在通 信终端 上配备 能够检 测未使 用频 带 的功 式（ ） 如果 （） 恒 为一常数 ， ４ 中， ｎ 则该式 谱估计 中 ， Ｔ 从带宽 、偏差 、方差 角度衡 能 ，在各地区和各个 时间段里有效地利用不同 就是周期图法的谱估计 。由该式得到 的估计谱 参数谱估计方法 （ 。更为 重要 的是 ，和最 大似然 估计相 比， 的空闲频道。认知用户 比授权用户具有更 低的 不具有一致性 ， 通常对 它进行平滑操作 ， 改善其 量 ） Ｔ 频谱接入优先权 ，只有在授权用户不使用其频 方差性能 。将估计谱与 一个平滑窗 Ｇ（）进行 Ｍ Ｍ谱估计 器具有计算简便的特点。 ｆ ２２两 种 方 法 的 比较 ． 段的情况下 ，认知用户才能 占用该频段 进行通 卷积 ，等效于对加 窗后 的数据 自相关函数估计 由于 Ｎ不变 ， Ｋ增大 ， 若 则方差减小 ， 亦 ｗ 信 。 了避免干扰授权用户的正常通信 ， 为 如何高 进行加窗 ，称这种方法为功率谱估计的间接法 即频谱 分辨率下降 了。而采用 ＷＯ Ａ的 Ｓ 效可靠地检测频谱空穴成为认知无 线电研究 的 或称 Ｂ Ｔ法 。然而 ，平 滑操作可能使得谱 线模 增大 ， 重要技术。 糊 ；数据窗会给 同等有效的数据点加上不同的 目的就是为了降低 方差 ，故其方差明显随着分 ｗ的增加 而降低 。文献 『】的 比较 中 ， ６ ２谱估计方法 权值 ； 数据窗也会减小统计效率 ， 即要得到可靠 段数 Ｋ ＷＯ Ａ的方差在一定的条件下取得最小 ，再得 Ｓ 认知无 线电中常用 的谱估 计算法 多窗 的估 计所需要 的数据点数 比理论值要大ｌ 多窗 是 ｓ ｉ 。 到其它性能的比较结论 ，这就意味着对样本数 口法 （ Ｍ） ＭＴ 和加 权交叠 分段 平均 法 （ Ｓ 。 谱估计 的流程如 图 １ ＷＯ Ａ） 所示 。 １８ 年 ， ． ｈｍ ｏ 博士在文献［ 中提出了使 ９２ Ｄ ． ｏ ｓ Ｊ Ｔ ｎ ３ 】 Ｔｏｓ ｈｍ ｏ ｎ在文献 【 中给 出了 Ｍ Ｍ 特征 谱 据所分的段数就较 多。 ５ ］ Ｔ 如果 事先 确定相 邻两小 段 的相对 偏移 因 用多个正交 的离散扁长球序列 ， 进行谱估计 ， 这 的算术平均 的估计式 子， 分段数越 多， 计算量会增大 。 当然 ， 这一点在 就是 Ｍ Ｍ。 Ｔ 经过这种窗函数滤波后 的信号在有 Ｄ Ｐ硬件技术成熟的今天可以不用考虑 。 Ｓ 但是 ， 限抽样 点时 的傅立叶变换具 有极佳 的能量集 中 由于每一小段都有交叠 ，增加分段数就意味着 特性 ， 是一种接近最优的方法。 这种方法得 到的 估计谱在偏差和方差性能上能够取得 良好 的折 其 中 ， 为 窗 口数 目； （） 第 ｋ阶离散 增加了相邻段 间数据 的相关性 ，使得方差的降 ｎ为 中 ，同时可 以通过调整所使用 的窗 口数 目来改 扁 长球序列 ，它是对 下面的 Ｔ ｅｌ 对称矩 阵 低不会达 到理论 的程度 。 ｏｐ ｔ ｉ ｚ 由 于 ＷＯ Ａ的方 差 与所 分段 数 Ｋｗ成 反 Ｓ 变频谱 分辨率 。 Ｓ ＷＯ Ａ是 由 Ｂ ｒｅ 和 Ｗｅｃ ａｔ ｔ ｌｔ ｌ ｈ提 进行特征值分解所得到的特征向量 ， 即 比， 相对来说 ， 频率 的影响不是太大。在不考虑 出来 的，他们将抽样得到的有 限个样本数据分 ￣ｓｒ（ｍ ：… ） （ 计算量时， ＳＡ能够得 到方差较好 的估计 ， ｉｘｎ ）ｎ （ ｎｎｍ） ｄ） ｍ ７ ２ － （ （ Ｗ ４ ） Ｗ０ 而 成若 干个可重叠的小段 ， 并对每段加上一定类 旁瓣泄 漏和频 谱分 辨率会 恶化 。另外 ，增加 型的窗口， 再进行周期图的谱估计 ， 最后得到综 这 里 ， 为预先设定 的带 宽 ，亦即估计谱 ｗ Ｓ 减小ｎ） 有助 于减 合的估计谱 。 这种方法又称为 Ｗｅ ｈ ， ｌ 法 它有效 的频谱分辨率 ； ｃ 特征值～ 是其对应的特 征向量 ＷＯ Ａ相邻段之 间的相关 性（ 在计算量相 当， 使用窗 口数 目 较 （）在主瓣 ［ｗ ， 上能量 的最 大值 。Ｄ Ｓ 小其旁瓣泄漏 。 ｎ 一 ｗＪ ＰＳ 地降低 了估计谱的方差。 合理 （ ≤２ Ｋ ＮＷ— ） ， Ｍ 的整体性能明显较 １时 ＭＴ ２１多窗谱估计算法 ． 是标准正交化的窗簇 ， 即
认知无线电中循环平衡频谱感知的研究的开题报告
认知无线电中循环平衡频谱感知的研究的开题报告题目：认知无线电中循环平衡频谱感知的研究一、研究背景及意义随着移动通信技术的不断发展，空间频谱资源资源日趋紧张，如何更加高效的利用频谱资源成为了无线通信领域的重要问题。
传统的频谱分配方式无法满足日益增长的频谱需求，因此引入了认知无线电的概念。
认知无线电是指通过对无线电频谱使用情况的感知和分析，智能地配置和利用无线电频谱资源的无线通信方式。
循环平衡频谱感知是认知无线电中一种有效的频谱感知方式。
通过对周边信道状态的周期性检测，从而了解频谱的使用情况。
循环平衡频谱感知可以避免频繁的频谱感知，有效地降低了频谱感知的能量消耗和时间成本，提高了频谱利用效率。
二、研究目的和研究内容本文旨在深入研究循环平衡频谱感知在认知无线电中的应用，具体包括以下内容：1. 研究认知无线电中频谱感知的概念和原理，分析循环平衡频谱感知的特点和优势；2. 设计循环平衡频谱感知算法，并进行实验分析，验证其性能和效果；3. 针对多用户场景下的循环平衡频谱感知问题进行研究，提出解决方案，并通过仿真实验验证其可行性；4. 研究循环平衡频谱感知与其他频谱感知方式的比较，探讨其优缺点。
三、研究方法和技术路线本研究将采用理论研究与实验仿真相结合的方法进行。
具体技术路线如下：1. 首先对认知无线电中的频谱感知技术进行归纳和总结，对循环平衡频谱感知进行深入研究；2. 设计循环平衡频谱感知算法，并使用NS2等仿真工具进行实验验证；3. 针对多用户场景下的循环平衡频谱感知问题进行建模和统计分析，提出解决方案并进行仿真实验；4. 分析循环平衡频谱感知与其他频谱感知方式的比较，探讨其优缺点，并对研究结果进行总结和分析。
四、研究预期成果1. 提出一种新颖的循环平衡频谱感知算法，验证其性能和效果；2. 针对多用户场景下的循环平衡频谱感知问题提出解决方案，并通过仿真实验验证可行性；3. 分析循环平衡频谱感知与其他频谱感知方式的比较，探讨其优缺点，并提出改进方案；4. 科学地总结和分析研究成果，为认知无线电中的频谱感知技术研究提供有益的参考和指导。
认知无线电中频谱检测的研究进展
…
…ห้องสมุดไป่ตู้
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ＮＧ ０ＵＴ ０Ｙ ＭＮ１ Ｌ０ ＭｃＮ ０ ｃ Ａｓ Ｉ０
认知 无 线 电中频 谱 检测 的研 究进展
李红 岩 北 京 邮 电大学 信 息工 程学 院博 士研 究 生
摘 要 ：频 谱 检 测是 认 知 无 线 电 的 关 键 技 术 。 总
随着无线通信技术 的快速发展 ，频谱资源不足逐渐成 为新兴无线技术应用的瓶颈 ， 而美 国联邦通信委员会（Ｃ ） Ｆ Ｃ 的调查表明 ， 当前 已分配频段 的总体利用率严重不足【 因 ｌ ｌ ， 此， 如何提高频谱这一不可再生资源的利用率 ， 成为通信行
现代 电信 科技
２０ ０ ８年１ ０月第 １ ０期
Ｒ
二。 … … 一 ：
识， Ｃ 当 Ｒ用户获得完备的授权用户信号的先验知识时 ， 匹 配滤波器检测 能够使接收信噪比最大 ， 是一种最佳检测。 因
此 ，匹配 滤波 器 检测 法仅 适用 于 授权 用 户 的信 号特 征确 知 的特 定场 景 。 能量 检测 法是 一 种非 相关 检测 ， 它无需 获 知授 权 用 户信 号 的先 验知识 ， 对接 收信 号 的处 理也 比较简 单 ， 直
业 面 临 的一个 严 峻 问题 。 知无 线 电（Ｒ： ｏｎｔ ｅＲ ｄｏ技 认 Ｃ Ｃ ｇ ｉｖ ａｉ） ｉ
结 了 国 内 外 文 献在 该 领 域 的 最 新 研 究进 展 ， 分
析物理层检测 算法的性 能以及检 测策略 ， 讨 探
利 用 授 权 用 户 流 量 特 征 提 高 Ｍ Ｃ 层检 测 效 率 Ａ 的 解 决 方 案 。 论 多 用 户 协 作 检 测 的 数 据 融 和 讨 与 判 决技 术 。 在 此 基 础 上 分 析 尚 待 解 决 的 问
认知无线电频谱合作检测技术
法有 能量 检 测算 法、联 合前 向能 量检 测算 法 、协 方差 检测 算 法、 匹配 滤波 器检 测算 法 、 循环 平稳 特 征算 法 、 时相 关检 测算 法等 ， 延
单 个用 户 的 Ｐ Ｄ将趋 近 于零 。 １３合 作检 测模 型 ． 假 设 发 射 信号 衰 落 服 从 高斯 分布 ，不 同认 知 用 户 的通 信 信
， １１ １ ．． 分布 式检 测 （ 散 式检 测 ） 分 ：多径 衰 落 和 阴 影 衰 落都 道 是相 互独 立 的。如 果发 送 一个 信号 Ｘ 接 受信 号 Ｙ的表 达式 为：
＝
１ （一 ） 一１
（．．） １ １ ２
其 复杂 度 低 ，技 术 也 较 成熟 ，易 于 实现 。 但 其性 能会 随 着 多径
和 阴影 衰 落 引起 的 接 收 信号 强度 的 减 弱而 降低 。 为 了达 到 精确
＝
１ （ 尸） 一１ ｒ 一
（．． １ ２ ２ ）
的检 测 就 需 要 用其 他 用 户 的感 知 信 息 ，合 作 检 测把 多个 节 点 的
ＣＲ用 户 检 测 性 能 的 要 求 会 随 着 Ｎ 的 增 大 而 降 低 。 当 Ｎ一 。 。，
ｌ 、合 作 检 测
１ １ 作检 测 方式 ．合 合作 检测 可分 为分 布 式和集 中 式 “ 两种 协作 方 式。 会影 响 单 一检 测 器 的 检 测性 能 。 由于 所 有 检 测器 都 位 于 深 衰落 的概 率 非 常低 ，很 多研 究者 倾 向 于采 用 分 布 式感 知 方 法 来提 高
基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究
基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究王正（安徽省无线监测站，安徽合肥230088）摘要:随着社会的进步,科学技术的不断提升,促进了无线电监测技术的飞速发展,使其内容更加的丰富,出现了越来越多先进的技术,其中包括了认知无线电频谱检测技术,这项技术的出现进一步提高了无线电检测技术的性能，更好地对信号干扰源进行定位,为无线电更好的传播提供了一定帮助。
为了使人们对这项技术更好的了解，本文对基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测进行了研究，首先，对无线电监测技术进行了简单的分析，然后具体的对认知无线电频谱监测技术进行了探讨，为推动我国无线电技术更好发展贡献出自己的一份力量。
关键词:无线电监测技术；认知无线电；频谱检测技术中图分类号:TN014文献标识码:A文章编号:1673-1069(2017)05-178-2督办、反馈、销号等签收时间、签收人和签收意见等具体内容。
如果在销号时限内未完成销号，则该信息显示为红色，表示逾期未销号。
④系统用户登录后，系统页面自动提示需要办理信息数目，以提示用户所在部门和个人需要签收、反馈、督办、销号信息数目，用户可根据提示及时处理相关信息。
3.3信息查询系统设置信息查询功能，可供用户查询各类安全生产信息。
系统提供各类信息查询功能菜单，可以根据信息相关内容进行查询，如发生时间、销号时间、问题类别、责任部门等信息字段。
系统同样以列表形式展现所有符合条件的信息，并且分页显示以利于查看。
查询的信息列表可以根据用户要求按照指定相关字段导出Excel列表和Word报表。
4系统数据分析系统实现以信息类别、时间段等信息字段，对一段时间内的信息进行统计归类，并以百分比饼图显示。
设定信息起止时间与信息分类筛选的预设条件（信息类别分为三级，可以按照级别进行筛选）后，界面上将显示选定时间段内的全部信息百分比饼图，根据预设条件的不同，百分比饼图产生不同的变化，可以供用户查询各类安全生产信息的统计汇总情况并生成汇总结果图表。
基于认知无线电的频谱检测技术研究
障 的影 响， 一旦 一个 感知节 点出现故障 ， 则将直接影 响之后所有
节点 以及 整个 网络 的感知 结果 ， 而 对于并行结 构而言 ， 主要的 隐
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图 ３检测融合 的并行 结构
图 ４检测融合 的串型结构
２ ｏ ｜ ５ ． ９
根据一定 的规则再来融合而产生 。 因此 最终的判 决结果是 由最后
由于 阴影效果 、 多址衰败与建筑物中遭 受过多的穿越损耗 的
置 的输 出信号给予平方运 算与积分操作， 将积 分值 Ｙ与假定的 门 限 Ｘ比较， 从而判 定授 权用户是否 出现 ， 框图如图 ２所示 。
（ １ ） 合作检测 的结 构 多种 系统配置 结构 可 以用在 分布 式检测 融合 系统中 ： 并行
串行结构 、 树形结 构、 网状结构等 。 在这 些融合结 构中并行 能量检测是 一类 较为简单的信号非相干测定方式 ， 其测定形 结 构、 其 他的融合结构可 以认为是 由这两 式对装 置需要较低 ， 容 易完 成 ， 运用 性 高 ， 不必 知道 信 号 的 先 验 知 结 构和 串行结构是基本结构 ， 识， 仅仅 当信 号能量大 于特 定规模 之后就会 被测定 。 但是其 判决 种结构衍生而来 。
２ ． ２ 众多节点的协 同检测
频谱感知技术在认知无线电中的作用
频谱感知技术在认知无线电中的作用频谱感知技术作为认知无线电的核心组成部分，对于实现频谱资源的有效利用与动态管理至关重要。
该技术使无线通信系统能够识别并利用未被授权用户占用的频谱空洞，即所谓的频谱机会，进而提升频谱效率，缓解频谱资源紧张问题。
以下是频谱感知技术在认知无线电中发挥作用的六个关键方面：一、频谱监测与识别频谱感知技术首先通过监测无线通信环境，实时捕捉频谱使用情况。
这一过程涉及连续扫描宽频段，收集并分析射频信号，以识别哪些频段正在被使用，哪些处于空闲状态。
通过精确的频谱监测，认知无线电能够快速识别出可用的频谱资源，为动态接入和利用创造条件。
二、频谱空洞检测与利用在完成频谱监测的基础上，频谱感知技术进一步实现频谱空洞的精准检测。
它利用各种算法，如能量检测、匹配滤波检测和循环平稳特征检测等，来区分噪声与实际信号，判断频谱是否真正空闲。
一旦发现空洞，认知无线电用户便能在不干扰原有授权用户的情况下，临时接入这些频段进行数据传输，极大提高了频谱资源的利用率。
三、动态频谱共享与管理频谱感知技术是实现动态频谱共享机制的基础。
通过实时感知和分析频谱使用状况，认知无线电网络能灵活调整自身的操作频率，避免与授权用户发生冲突，同时与其他认知无线电用户协调共享频谱资源。
这种动态分配策略提高了网络的整体灵活性和适应性，为未来大规模物联网、5G及以后的通信系统提供了重要的技术支持。
四、干扰规避与保护机制频谱感知技术不仅用于寻找可用频谱，也是实现有效干扰管理的关键。
通过对周围环境的持续监测，认知无线电能够预测并避免潜在的干扰源，采取主动避让策略，或通过调整发射功率、频率或调制方式来最小化对授权用户和其他认知无线电用户的干扰。
这种能力对于保障通信质量和维护无线电频谱秩序至关重要。
五、频谱利用策略优化基于频谱感知的丰富数据，认知无线电系统能够执行高级的数据分析和机器学习算法，优化频谱利用策略。
这包括预测未来频谱使用模式、识别频谱使用趋势以及自动调整接入策略，以适应不断变化的频谱环境。
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Xilinx大学生竞赛项目申请报告提纲及说明
1． 项目背景
（1）项目名称：认知无线电的频谱检测
（2） 项目背景：随着无线通信需求的不断增长，可用的频谱资源越来越少，呈现日趋紧张的状况；另一方面，人们发现
全球授权频段尤其是信号传播特性较好的低频段的频谱利
用率极低。
认知无线电技术为解决频谱利用率低的问题提
供了行之有效的方法。
由于认知无线电在使用空闲频段进
行通信的同时不断地检测授权用户的出现，一旦检测到授
权用户要使用该频段，认知无线电用户便自动退出并转移
到其他空闲频段继续通信，确保在不干扰授权用户的情况
下，与他们进行频谱共享。
这样一来，在没有增加新频段
的情况下提升了用户量，且保证授权用户和认知用户通信
的可靠性，大大提高了频谱的使用效率。
（3）项目内容：本次课题主要研究认知无线电频谱检测的FPGA 实现。
目前最为常用的认知无线电频谱检测方法是能量检
测。
我们将一路电视信号下变频至基带信号再进入电路调
理模块对信号进行50欧匹配，并对信号进行放大，然后用
宽带A/D对信号进行采样，将采样后的数字信号做8点FFT
运算，再通入能量和累加电路，最后通过能量阈值判决电
路，判断频带的利用情况，从而找到频谱空穴，为认知无
线电的功能实现打下基础。
（4）项目难点：（1）高效低成本的FFT模块的设计与实现。
（2）累加器和阈值判决电路模块的设计与实现。
（5）项目的开发意义：认知无线电的显著特征是具有认知能
力，认知功能包括频谱感知，频谱分析和频谱判决。
频谱
感知用于频谱空穴检测，是认知无线电系统实现的前提之
一。
（6） 硬件开发平台：Spartan 3E Board
2． 频谱感知的背景知识
本次设计以四通道的电视信号为例进行实现，在我国一路电视信号的传输需要8M的带宽，那么传输四路电视信号需要32M的带宽才
能实现。
我们将该四路电视信号进行复信号处理和频谱搬移，使其生成I,Q 两路正交信号，其AD频率采样为32MHZ，为了检测各个通道的频谱
利用情况，我们对复信号做FFT运算，其中x(0),x(1)包含在通道0当中，x(2)，x(3)包含在通道1当中，x(4)，x(5)包含在通道2当中，x(6)，x(7)包含在通道3当中，然后我们分别对其做能量求和并进行实时监测，确定一阈值η，阈值判决电路对收到的信号跟阈值相比较，如果检测到信号大于η，那么认为授权用户正在使用该频段；反之，则授权用户没有使用该频段。
如图所示为频谱搬移的过程：
3． 初步拟定硬件方案
（1）整体方案框图
本次设计使用8点的FFT设计，因此我们需要3级基2点的FFT运算，共有4个旋转因子需要存储，依据项目难点我们主要对FFT模块的设计进行逐层细化：
（2）一级FFT的系统框图实现
该框图为一级FFT的系统框图，输入数据A对应I信号的输入，输入数据B对应Q信号的输入，然后对其做基2点的FFT运算。
（3）ROM的设计
本次设计为8点FFT运算，就需要4个旋转因子，旋转因子的实部和虚部都采用八位二进制数来表示，因此使用一个宽度为16，深度为4的ROM存储器存储旋转因子。
（4）蝶形运算单元的FPGA实现
依据蝶形运算公式：
我们得到蝶形运算单元框图为：
（5）乒乓结构的RAM示意图
我们在FFT模块中开辟两个RAM数据存储区，以此组成典型的乒乓操作模式；在FFT第一级运算中，数据从RAM1经蝶形运算单元计算存入RAM2，在第二次中则正好相反，以此类推…….，下图给出了乒乓结构的RAM示意图。
（6）能量求和模块
最终输出信号为：y=x(n)*x(n)+x(n+1)*x(n+1);
（7）累加电路模块
我们将能量计算模块计算出的能量值通入一个长度为n的FIFO结构，每当FIFO结构中有一个数据量发生变化时，累加器都要进行计算更新，这样就做到了实时监测该通道的频谱占用情况。
在累加器当中，为了计算速度足够的快，可以满足实时性要求，我们往往设计为流水线结构。
如下图所示：以流水线结构实现的累加器
4． 项目实施进度规划
主要工作时间达到目标需要的资源计划书2009.6了解大赛流程，
熟悉大赛硬件平
台，确定题目，
查阅资料，拟定
硬件方案。
EDA
初步编写代码2009.6-9确定硬件方案，
进行功能仿真。
ISE，开发板及相关芯片。
测试2009.9-2010.3硬件调试，实现
预期功能。
ISE,开发板，调试工具。
综合报告2010.3-2010.5完成系统的评
估，写出综合报
告。
答辩2010.5整理，总结。