关于认知无线电与频谱管理的研究
认知无线电中合作频谱感知方法的研究毕业论文
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
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。
认知无线电的本地频谱感知技术研究
5 国家863 计划基金：认知无线电系统中的合作及跨层设计技 术、空间信号检测和分析及QoS 保证机制等
认知无线电
定义：“认知无线电”是可以根据环境变化改变传送 端参数的无线电。
❖ 特点：能量检测法和频 谱分析相似，只要能从 功率谱图中清晰的得到 信号的谱图，即说明能 量检测法可正常的进行 频谱感知。
❖ 根据检测概率和错误概 率的公式，可得出接收 端工作特性ROC图如下： 设m=5,在不同的信噪比 下，做出Pd和Pf的关系 图。
注意：
门限λ： 门限的设定非常重要。当λ增大时，检测概率Pd和错误概率Pf都会减小。相比于其他 情况的参数设置，要达到适当的提高Pd的效果，即在设定门限λ时，适当的降低门限 λ，牺牲一定的频谱利用率来保证主用户的正常通信环境。 观察时间间隔T： 1，计算时间，频谱感知要求对环境达到实时的监测，因此时间T不宜过长 2，判决准确度，信号的统计特性在瞬时并不确定，只有在适当长的时间内才能看出， 因此要保证较长的时间来增加判决的准确度，从这个角度来看，T应该尽可能的长。
❖ 性能分析： 优点：技术比较成熟，可靠性较高而且实施起 来比
较简单。 缺点：1，比较门限较难设定。2，当信号极弱时，会
出现三者混淆的情况。3，只能判定信号是否存在 而不能区分信号类型
循环平稳特性检测法
❖ 适用范围：具有二阶周期特性或循环平稳特性的信号。 ❖ 检测原理：调制信号的特点是循环平稳的，这些特性都是周期性的。接
特性：
❖ 认知能力：认知能力就是从环境中获取感知 信息的能力。用复杂的技术获得环境瞬时的 空间的变量并避免对其他用户的干扰。
认知无线电技术在电磁频谱管理中的应用研究
０ 引言
随着无线 电技 术的 飞速发 展和广 泛应用 ，使 得 有 限频 谱资源和猛 增的需求 间的矛盾 日益突 出。 目 前传统 的频谱分 配制度 为静态 频谱分 配 ，无线频 谱
资源被划分为授权频段 （ Ｆ 与非授权频段 （Ｆ ） Ｌ Ｂ） Ｕ Ｂ２
类。美 国联邦 通信 委员会 （ Ｃ Ｆ Ｃ）的研究 表明 ，授
Ａ ｂｓ ｒａｃ ： Ｔｈｒ ｔ ｔ ｏｕｇｈ ａ ｌ ｉ ｈｅ ｍ ａ ｎ ｆ ａ ｕｒ ｓ ｏｆｃｏ ｎａｙｓｓ ｔ ｉ ｅ ｔ ｅ ｇｎｉｉ ｒ ｄｉ ｔ ｃ ｔｖｅ ａ ｏ ｅ ｈｎｏｌ ｇｙ，ｅ ｅ ｒ ｈ ｈｅ ｒ ｍ ｅ ｏｕ ｃ ｎｇ ｓ ｏ ｒ ｓ ａ ｃ ｔ ｔｅ ｎｄ ｓ ｈａ ｅ ｃｏ ｇｎｉｉ ｅ ｒ ｄｉ ｔ ｃ ｔｖ ａ ｏ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｏｇ ｈａ ｏｕｇ ｎ ｐｅｃｒ ｓ ｂｒ ｈｔｉ ｓ ｔｕｍ ａ ｇ ｍ ｅ ． ｎａｙ ｉ ｔ ｗ ｏ ｂａ ｉ ｏｄ ｌ ｏ ｈｅ ｃ ｒ ｎｔ ｍ ｎａ ｅ ｎｔＡ ｌ ｓｓ ｈｅ ｔ ｓｃ ｍ ｅ ｓ ｆ ｔ ｕｒ ｅ
ｍ ａ ｇｅ ｅ ｔｃ ｒ ｂ ｎ ｐｅ ｔ ｍ ａ ａ ｅ ｅ ｅ ｉ ｉｉ ｔ ｈｅｍ ａ ｎａ ｍ ｎ ａｌ ｒ ｇ ｓ ｃｒ ｉ ｕ ｍ ｎ ｇ ｍ ｎｔｆ ｘ ｂｌｔ ｏ ｔ ｎｎｅ ｎ ｗ ｈｉｈ ｈｅ ａｓｇ ｍ ｅ ｆｓ ｃｒ ｌ ｙ ｒ ｉ ｃ ｔ ｓｉ ｎ ｎｔｏ ｐｅ ｔｕｍ ｉ ｅ ｉ ， ｌｃ ｎｓｎｇ
ｔｃ ｅ ｈｎｉ ｑｕｅ ｎ ｌ ｃ ｒ ｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏｍ ａ ｎｅ ｉ ｐｅ ｔ ｕｍ ａ ｇｅ ｅ ｇ ｔｃ ｓ ｃ ｒ ｍ ｎａ ｍ ｎｉ ｇ ｏ Ｗ ｉ ｉ ｉａ ｊ ｎ
（ ｖｌ ｉｅ ｉ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇ ＮａａＵｎｖｒ ｔ ｏ Ｅ ｇ ｅ ｎ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ３ １０ ｒｏ ，Ｙａｔｉ ６ ００） ｓｙ ｎ ｉ ｈｎ４ ０ ３ ；９ ６ ４Ｔ ｏ ｐ ｎａ２ ４ ０
结合认知无线电的军事通信频谱管理研究
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》范文
《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
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。
认知无线电技术在电磁频谱管理中的应用探讨
年由瑞典皇家技术学院的Joseph Mitola博士提出，英文全称为 Cognitive Radio，简称CR。此后，随着认知无线电技术的成 熟，越来越多的国家开始致力于研究其应用价值和应用途径。 比如，将认知无线电技术应用于军用领域，提高电子对抗能 力；应用于民用领域，将之应用于宽带网络中。与传统无线电 技术思路相比，认知无线电技术将众多的终端设备当作一个整 体，而非孤立存在的个体，再通过认知能力和重构能力，实现 对电磁频谱的自主感知、分析以及决策等一系列的过程，完成 对频谱的智能化分配。
后，可允许非授权用户在不影响授权用户的情况下，接入频率 资源。相比于静态频谱分配方式，认知无线电技术可利用频谱 感知技术、频谱分析技术、频谱共享技术等关键技术，实现对 频谱的及时合理分配。
2.2 提高电磁频谱的抗干扰性 电磁环境并不平静，而是充满了变化，这就要求在电磁 频谱管理中，可以根据变化的特征，及时修改频率、功率等 参数，以便应对变化的电磁环境。然而，传统的频谱管理方式 中，一旦相关的频率被固定之后，不允许相关的人员进行随意 更改。因此，当发生突发事件的情况下，静态的频谱管理网很 容易受到变故的影响，从而影响授权用户的通讯工作，其抗干 扰性能较差。不过，将认知无线电技术引入频谱管理体系中， 通过干扰估测技术，评估用户之间的干扰可能性，再通过用户 间的协商活动，降低干扰的可能性。此外，如果不幸，发生了 干扰事件，可利用频谱移动性管理技术，第一时间切换频率， 确保通讯工作的正常进行。 2.3 推进电磁频谱的智能化管理 在以往频谱管理工作中，先由频谱检测网对周围的电磁环 境进行检测，对检测数据加以处理后，传输至频谱管理网，再 结合用户对频谱的需求，制定出频谱规划方案，最后由用频装 备网执行规划方案，三个网互相独立。此管理属于自上而下的 集中式管理，离不开人类的分析和决策，降低了频谱管理的效 率。但是，认知无线电技术有着不错认知能力，可以对周围的 电磁环境进行分析，对空闲的频谱进行规划和分配，再结合相 关的网络标准，创建好通畅的通讯渠道，满足非授权用户和授 权用户的需求。从感知环境、分配频谱、到建立通讯的整个过 程中，不需要工作人员的过多参与，减轻了电磁频谱管理人员 的工作负担，进而实现了对频谱的自动化管理[2]。
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
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。
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
认知无线电网络技术的研究与应用
认知无线电网络技术的研究与应用近年来，随着互联网技术的飞速发展，无线电网络技术也开始得到广泛应用。
认知无线电网络技术作为一种新兴的无线通信技术，与传统的无线通信技术相比，具有更高的频谱效率和更好的系统自适应能力，被认为是推进无线通信技术发展的一大趋势。
本文将就认知无线电网络技术的研究和应用进行探讨。
一、认知无线电网络技术的概念认知无线电网络技术（Cognitive Radio Network，简称CRN）指的是，在无线电资源有限的条件下，通过智能化和自适应的方式，对无线电频谱资源进行有效利用的技术。
它采用了一种新型的通信模式，即在已有的通信频谱资源上，通过动态的方式实现多用户的共享和干扰控制。
CRN技术的研究与应用，可以改变传统无线电通信中固定频谱资源的配置方式，实现了频谱资源的共享化和动态化利用，降低了通信成本，提高了频谱利用效率。
二、认知无线电网络技术的研究进展在认知无线电网络技术的研究领域，主要涉及到频谱感知、频谱管理、联合通信和系统优化等方面的内容。
1.频谱感知频谱感知是CRN的核心技术，其作用是在局部环境中收集和分析周围的频谱信息，以便正确的选择需要使用的频段和避免已经被占用的频段。
根据频谱感知的方法不同，可以分为主动感知和被动感知两种。
主动感知是指通过无线电设备扫描周围的频率，寻找空闲的频段，并进行频谱分析和评估。
被动感知是指在无线电设备不主动发射信号的情况下，对周围的频谱信息进行检测和分析。
频谱感知对CRN的智能化和自适应性非常重要，它能够为系统提供频谱资源信息，保障其稳定的运行。
2.频谱管理频谱管理是CRN中的另一个重要技术，主要是利用先进的频谱分配和共享技术，实现频谱资源的高效管理和利用。
频谱管理主要涉及对频段的管理、频段的选择和切换、基于用户、应用和服务的频谱分配方案等方面的内容。
3.联合通信为了提高CRN的通信质量和运行效率，联合通信技术被引入到了CRN中。
联合通信是指在CRN中，多个终端设备协同工作，根据网络拓扑结构、信道状况和用户需求，联合进行数据传输和频谱资源管理，提高系统的可靠性和性能。
基于认知无线电的军事频谱管理研究
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摘
要
阐述认知无线 电在军事 频谱管理 中的重要意义 ，提 出基于认知无线 电的军事频谱管理技术 。
关键词 ：军事频 谱管理
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认知无线电中的频谱感知技术的研究
认知无线电中的频谱感知技术的研究频谱感知技术（Spectrum Sensing Technology）是无线通信领域中的一项关键技术，用于实时监测和掌握无线电频谱利用状况。
在实际应用中，频谱感知技术可以帮助无线通信系统在频谱资源有限的情况下更高效地利用频谱，提高通信质量和吞吐量。
频谱感知技术主要包括两个方面的内容，即频谱监测（Spectrum Monitoring）和频谱分析（Spectrum Analysis）。
频谱监测主要用于监测和探测频谱中的信号活动，通过收集并分析频谱中的信号信息，获取频谱利用的实际情况和空闲频段的位置。
频谱分析则是对收集到的频谱信息进行分析，从而获得更为详细的频谱利用情况，包括信号类型、功率水平等参数。
频谱感知技术的研究主要包括以下几个方面：1.频谱探测算法的研究：频谱探测算法是频谱感知技术的核心，主要用于对频谱进行探测和监测。
目前常用的探测算法包括能量检测、周期性检测、协方差检测等。
研究者通过改进和创新算法，提高频谱探测的灵敏度和准确性，从而更好地感知频谱环境。
2.频谱数据库的构建和管理：频谱感知技术需要依赖频谱数据库来存储、管理和查询频谱信息。
研究者需要设计合理的数据库结构，确保频谱信息的高效存储和查询。
此外，频谱数据库还需要支持实时更新，保持频谱信息的时效性。
3.多传感器协同感知：通过多个传感器的协同感知，可以提高频谱感知的全局性和鲁棒性。
多传感器协同感知可以通过传感器部署优化、传感器选择算法优化等方式实现，研究者需要探索合适的方法和算法，提高系统的感知性能。
4.频谱共享与动态频谱分配：频谱感知技术可以帮助实现频谱资源的共享与动态分配。
研究者需要借助频谱感知技术，实现对频谱的实时监控和调度，从而实现频谱资源的高效利用。
此外，研究者还需考虑频谱共享和动态频谱分配对无线通信系统性能的影响，并提出相应的优化策略。
5.频谱感知技术在无线电认知网络中的应用：无线电认知网络是基于频谱感知技术的一种新型无线通信网络，可以通过感知频谱，智能地分配和共享频谱资源。
无线电频谱分析与管理技术研究
无线电频谱分析与管理技术研究随着信息化时代的到来，无线电频谱已经成为了当今社会中不可或缺的一部分。
而无线电频谱的分析与管理技术，也因为其重要性而备受关注。
本文将重点探讨无线电频谱分析与管理技术的研究现状以及相关的应用领域。
一、无线电频谱分析技术的研究现状无线电频谱在现代社会中的应用异常广泛，从通讯到导航，从广播电视到卫星通讯等等，无不离开无线电频谱这一基础设施。
因此在频谱分析方面的研究也是异常重要的。
当前，无线电频谱分析技术的研究已经获得了巨大的进展，其中主要包括以下几个方面：1.频谱分析仪技术的改进。
随着技术的进步，频谱分析仪也得以不断升级，研发出了许多新的设备和传感器，如经典的扫描频谱分析仪、实时频谱分析仪、可编程软件无线电等，从而大大提高了频谱分析的精度和效率。
2.算法与技术优化。
现在，针对频谱分析的算法和技术也不断地优化，比如短时频谱分析、希尔伯特-黄变换等等，这些算法和技术的用途十分广泛，并可以在很多领域中得到应用。
3.无线电频谱管理系统的建立。
为了更好地管理无线电频谱，现在已经研发出了许多无线电频谱管理系统，如“频谱信息管理系统”、“国家电子信息产业频率资源管理系统”等，使得无线电频谱的使用变得更加规范和高效。
二、无线电频谱管理技术的应用领域随着无线电频谱管理技术的不断发展，其应用领域也日益扩大。
这里我们列举了其中一些重要的应用：1.无线电干扰定位。
无线电干扰是各种无线电通信中普遍存在的问题，会导致通信质量下降，因此需要及时进行干扰源的定位。
现在，通过无线电频谱分析技术，可以测量各个位置的无线电信号强度，并进而确定干扰源的具体位置，并采取相应措施解决干扰问题。
2.频谱占有与管理。
无线电频谱是一项国家级的有限资源，为了更好地维护频谱资源的合理利用，必须建立高效的频谱管理制度和体系。
这就需要利用频谱分析技术管理无线电频谱，确保其在未来的应用中可以持续而有效地利用。
3.电子竞技频段监管。
电子竞技行业的迅速发展给频谱管理带来了新的挑战。
认知无线电中频谱感知算法的研究的开题报告
认知无线电中频谱感知算法的研究的开题报告开题报告：认知无线电中频谱感知算法的研究一、研究背景与意义随着无线通信技术的飞速发展，频谱资源日益紧张。
认知无线电技术作为一种有效的频谱管理手段，能够动态地接入空闲频段，提高频谱利用率。
然而在认知无线电系统中，频谱感知是一个关键问题。
传统的频谱感知方法往往依赖于固定的频谱检测算法，无法适应快速变化的网络环境。
因此研究具有自适应能力的频谱感知算法对于提高认知无线电系统的性能具有重要意义。
二、研究目标与任务本研究旨在针对认知无线电系统中的频谱感知问题，研究基于机器学习和信号处理技术的自适应频谱感知算法。
具体任务包括：1. 分析现有频谱感知算法的优缺点，提出改进方案。
2. 基于机器学习算法，设计自适应频谱感知算法，实现对频谱的空时自适应处理（STAP）。
3. 通过仿真实验和实际测试，验证所提算法在认知无线电系统中的有效性和优越性。
三、研究内容与方法本研究将采用以下研究内容和方法：1. 文献调研：收集并整理国内外关于频谱感知的最新研究论文和专利，了解当前研究现状和发展趋势。
2. 算法设计：根据认知无线电系统的实际需求，设计适用于不同场景的自适应频谱感知算法。
3. 仿真验证：利用计算机模拟平台，对所设计的频谱感知算法进行仿真验证，评估其性能指标。
4. 实验验证：搭建实验平台，对所设计的频谱感知算法进行实际测试，验证其在实际应用中的有效性和稳定性。
5. 结果分析：根据仿真和实验结果，对所设计的频谱感知算法进行分析和优化，提高其性能表现。
四、预期成果与创新点本研究预期取得的成果包括：1. 提出一种具有自适应能力的频谱感知算法，提高认知无线电系统的频谱利用率。
2. 通过仿真实验和实际测试，验证所提算法在认知无线电系统中的有效性和优越性。
3. 发表相关学术论文，推动频谱感知领域的研究进展。
本研究的创新点主要包括：1. 基于机器学习算法，设计自适应频谱感知算法，实现对频谱的空时自适应处理（STAP），提高频谱检测性能。
基于认知无线电的动态频谱分配与优化研究
基于认知无线电的动态频谱分配与优化研究动态频谱分配与优化是一项关键的研究领域，它致力于利用认知无线电技术来有效地管理和利用有限的无线频谱资源。
在今天日益增长的无线通信业务需求下，动态频谱分配和优化对于提高频谱利用效率和提供高质量的无线通信服务至关重要。
动态频谱分配技术基于认知无线电概念，旨在充分利用未使用的频谱资源。
它的核心思想是通过感知和理解当前频谱环境，以及根据需求预测未来频谱环境，来动态地分配和管理频谱资源。
利用认知无线电的能力，可以实现实时监测和评估频谱使用情况，识别和利用空闲频谱，以及实施频谱共享策略。
通过这种方式，动态频谱分配可以提高整体频谱利用率并降低频谱拥塞问题。
动态频谱分配的优化是一项复杂而具有挑战性的任务。
优化目标通常包括最大化频谱利用效率、最小化干扰、提高容量和覆盖范围等。
为了实现这些目标，研究者使用了各种方法和算法，如机器学习、博弈论和优化算法等。
机器学习在动态频谱分配中扮演着重要角色。
通过训练模型，机器学习技术可以自动学习频谱使用模式和趋势，以及预测未来频谱需求和供应。
基于这些预测结果，可以智能地调整频谱分配策略，以最大化频谱资源的利用。
此外，机器学习还可以用于干扰检测和消除，以提高无线通信的质量和性能。
博弈论也被广泛应用于动态频谱分配的研究中。
博弈论提供了一种数学框架，用于分析和设计无线电资源的分配策略。
通过建立博弈模型，研究者可以研究不同利益相关者之间的冲突和合作，以及他们的决策行为和策略选择。
通过理解利益相关者之间的相互作用，可以制定出合理的频谱分配和共享方案。
另外，优化算法也是动态频谱分配的重要研究内容。
优化算法通过数学模型和算法设计，寻找频谱资源分配的最优解。
这些算法可以基于各种目标函数和约束条件，用于优化频率、功率和天线配置等参数，以达到最佳的频谱利用效率和性能。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法等。
总而言之，基于认知无线电的动态频谱分配与优化是一项具有挑战性的研究领域。
认知无线电技术的研究与应用
认知无线电技术的研究与应用第一章：引言无线电技术是一种基于电磁波传输信息的技术，在现代社会中得到了广泛的应用。
当前的无线电技术已经非常成熟，应用范围也非常广泛。
然而，在实际的应用中，传输效率、覆盖范围、抗干扰能力和安全性等方面仍存在问题。
为了解决这些问题并提高传输效率，人们研究出了一种被称为认知无线电技术的新型技术。
本文将对认知无线电技术的研究和应用进行讨论。
第二章：认知无线电技术的基本原理1.认知无线电技术的定义认知无线电技术是一种基于无线电频率和信噪比等参数的感知、认知、推理以及自适应的技术。
它具有对无线频谱进行实时感知、周围环境判断和自动化配置等特点，能够在频谱资源有限的情况下提高频段利用效率、降低电磁波辐射强度，也能提高无线电通信的效率和质量。
2.认知无线电技术的基本原理认知无线电技术的基本原理是实现对无线电频段的感知、判定以及自适应调节。
它借鉴了人类的认知模式，通过无线电频谱的感知，对其进行分析、判断并输出结果，从而动态地选择频率、调整功率、改变调制方式等参数，自适应地利用频谱资源。
认知无线电的信号处理方法主要包括特征提取、分类识别、判定决策等模块。
3.认知无线电的实现方案现有的认知无线电的实现方案主要分为两种：基于软件的认知无线电和基于硬件的认知无线电。
基于软件的认知无线电主要是通过计算机软件对无线电频谱进行感知和判断，并动态地调整频率等参数。
基于硬件的认知无线电则是通过将感知模块与无线电收发器结合，通过对硬件电路的优化，实现无线电频谱的实时感知和判断。
第三章：认知无线电技术的应用1.认知无线电技术在军事通信中的应用军用通信无线电频谱资源稀缺，容易被敌对方干扰和窃听。
因此，利用认知无线电技术，可以实现实时感知、自适应调节等功能，提高通信的抗干扰能力和保密性。
同时，利用认知无线电技术进行军用频率的空中管理和优化配置，使得军用频率资源的利用效率更高。
2.认知无线电技术在智能交通领域中的应用智能交通之间需要大量的无线通讯，而且，它们的通信频率和需要的带宽很大程度上会影响到城市交通的安全和效率。
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。
认知无线电技术在电磁频谱管理中的应用探讨
面起到了较大的积极影响作用。
然而在我国人民享受无线电所带来的便利同时，无线电频谱资源的稀缺及其污染问题对我国无线电的发展起到了较大的阻碍，甚至出现了较明显的频谱需求矛盾问题，给电磁频谱管理工作带来了较大挑战。
为实现电磁频谱管理的目标，使频谱资源的利用率得到有效提高，有必要对认知无线电及其在电磁频谱管理中的应用进行分析，进而找出更好的办法使电磁频谱管理水平得到有效提高，使频谱利用率得到有效提升，为我国电磁频谱管理的进步和发展奠定良好基础。
1 认知无线电技术认知无线电也被称之为CR，在认知无线电技术的应用过程中，该技术体现出认知能力和重配置能力等两个特点。
■1.1 认知无线电技术的认知能力一个完整的认知循环包括了频谱感知、频谱分析及频谱决策等几个方面。
就频谱感知方面来说，这是CR进行频谱管理工作的重要前提，主要就是通过感知CR找到空域、时域及频域的频谱空穴信息，对授权用户的再次出现进行感知，进而完成主动规避。
就频谱分析方面来说，其主要目的就是频谱空穴特征进行仔细描述，为信道的选择提供更加可靠的依据，进而使用户的频带需求得到充分满足。
就频谱决策方面来说，主要就是结合频谱感知和频谱分析的结果，根据用户的需求及决策准则进行优化，确定用户的通信标准及工作参数，进而选择最适合的信号传输方式，以及最优的发射时间及发射功率[1]。
■1.2 认知无线电技术的重配置能力在信号传输过程中，通过认知无线电技术所具备的重配置能力，能够在硬件组件不变的情况下，对操作参数进行有效调整，使频谱资源的利用更具有合理性及科学性。
就目前来看，信号传输过程中可重新配置的参数包括了发射功率、极影响作用[2]。
总之，将认知无线电技术应用到电磁频谱管理中，是提高频谱资源利用率，解决频谱资源供需冲突问题的重要措施，需要结合系统建设情况对其进行合理运用，使电磁频谱管理水平得到有效提高。
2 认知无线电在电磁频谱管理中的应用■2.1 电磁频谱管理的基本过程在采用认知无线电进行电磁频谱管理的时候，首先就要认识到CR网络都是由CR用户所组成的，与传统的授权网络存在较大区别，不能将传统的静态频率分配方式应用到CR网络的电磁频谱管理中[3]。
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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。