無線電關鍵技術的應用研究現狀

摘 要：無線電是一個智能電網系統，其主要用于無線通信。提供給用戶高容量的服務，主要是通過非靜態下的頻譜接入，還有改善當下的一些低效頻譜應用的模式。本文結合無線電中多項關鍵技術，并且探討了無線電發展需要關注的難點問題。

關鍵詞：無線電 頻譜檢測 關鍵技術 應用現狀

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0103-01

因為無線通信頻譜有限，而且寶貴，并且這種資源在日益匱乏。同時承受著傳統的頻譜機制的巨大壓力。在這種情況下，使得無線頻譜在分配和利用上產生了突出矛盾。無線電技術的進一步開發，帶來的是時間和空間上的充分利用無限頻譜的資源，通過這一系列的措施，改變頻譜現在的利用狀況。

1 無線電體系結構

無線電是一個智能電網系統，其主要用于無線通信。它是伴隨著軟件無線電的發展基礎上發展的。其主要是利用先進的人工智能技術，時刻感應外界環境，并通過實時改變某些操作參數，從環境內部狀態中感應并接到無線信號，同時進行統計性變化，從而達到隨時隨地對可靠的通信和對頻譜資源的有效利用。

1.1 無線頻譜探測

認知無線電的核心是檢測空洞，確定空洞的頻譜。在偵聽頻譜時必須做到其真實性，連續性以及準確性。在發現頻譜空洞時，必須要利用特定的技術進行處理，并且在所有處理過程中，不能影響到所有的通信系統，盡力保護相對應的用戶的安全信息。

1.2 無線信道估計

差分檢測與導頻傳輸，是傳統的信道狀態估計的兩種方式。無線電技術的信道處于什么狀態，還有無線信道的容量到底有多少的一個預測，在這些前提下，了解到無線信道的可利用率是多少。如此做法的前提是，必須根據無線頻譜分析的結果來判斷。

1.3 功率控制和頻譜管理

無線環境信息在傳輸過程中，必須選擇對頻譜空洞有需要的頻段進行有效利用，而在這個傳輸的過程中，為了避免對其他用戶造成干擾，就必須實施對傳輸功率的控制。所謂傳輸功率控制，就是指當信號的傳輸功率在可接受的范圍內，在傳輸數據的過程中根據功率的實際水準調整輸出功率的行為。為了滿足頻帶輸出中的QOS要求，無線電必須具備頻譜管理功能。這個的原因就是因為無線電需要在這里面所有的頻帶中，判決出條件最差最壞的頻帶。

2 頻譜感知技術

當前，頻譜檢測技術的基本分類有多種。最普遍的是按照用戶可分為本地檢測盒合作檢測。如果從功能上可分為物理層檢測與MAC檢測。如果從檢測對象的位置大致可分為發射機檢測與接收機檢測。

2.1 主用戶發射端檢測

主用戶發射端檢測的檢測算法多種多樣，其中最主要的有三種，分別是能量檢測、循環平穩特征檢測和匹配濾波器檢測。

2.1.1 匹配濾波器檢測

匹配濾波器是專門針對高斯白噪聲情況下而采取的的最佳檢測器。一般情況下，感知用戶得知了主用戶的驗證信息時，其選用的最佳算法為匹配濾波器檢測。

2.1.2 能量檢測

能量檢測的運用比較常用，是檢測噪聲中未知信號的一種常用方法。其模式簡單易操作，即將收到的信號，先經過附近前端的濾波器濾出的信號，接著再進行變換，最好再經過平方得到信號的能量。能量檢測算法相對簡單、易操作。能量檢測算法是非相干檢測，對相位同步要求不高。但是因為不能夠有效分辨出有用信號、噪聲干擾等，所以在檢測門限值的設定上比較困難。

2.1.3 循環平穩特征檢測

循環平穩特征檢測雖然操作起來較為復雜，但是卻能夠很好的克服匹配濾波器檢測和能量檢測中發現的缺點。載頻、調頻序列等等在調制后的主用戶信號上一般都會有這些情況。從而使信號有內在的周期性。如果一個信號的均值與其相關的函數存在周期性的關系，而這個周期與信號本身的周期是吻合的此時這種現象就被稱為循環平穩特征。其主要的特征就是在檢測的時候，不需要知道信號的先驗信息，并且還能夠區分出噪聲以及有用喜好，這樣可以擺脫掉背景噪聲的影響。通過對比可以發現，循環平穩檢測法可以對信號進行較好的檢測，但所花的時間也較長，因為這種算法的計算相當復雜。

2.2 主用戶接收端檢測

本振泄露功率檢測和基于干擾溫度的檢測是目前最主要的算法。其方式是通過判斷主用戶接收端是否處于工作狀態來判斷頻譜的使用情況而定的。

2.2.1 本振泄露功率檢測

該檢測方法是通過檢測主用戶接收機有無泄漏信號來判斷其是否工作。當主用戶接收機出于工作狀態的時候，會接收到高頻信號，這些信號經過本地振蕩器后會產生特定頻率的信號，少部分信號就是從天線泄露出去被檢測到的。應用方法：將傳感器安裝在機器的接收端，有信號泄漏時機器會以特定的功率通過一個特殊的控制信道感知用戶。這種檢測方法的監測范圍較小，要想達到高準確度所花的時間相對較多。

2.2.2 干擾溫度的檢測

干擾溫度要得到準確的檢測結果，感知用戶需要對助用戶系統進行準確的定位。用戶可以感知到自身造成的干擾溫度，如果溫度沒有超過限定值，用戶就能通過調整其中的某個參數來使用該頻段的頻譜空洞。但是這個方法，對于用戶系統的保護沒有明確的保證。

2.3 合作檢測

信號傳輸過程中會收到許多因素的干擾，為確保對頻譜使用情況有一個準確的了解，必須對多個感知用戶的信息進行分析。集中式和分布式是最為常見的兩種方式。協同檢測可看作是選取門限判決準則和信息融合準則的問題。門限判決準則和信息融合的方式不一樣，其系統檢測的性能也會隨之發生變化

3 頻譜管理

頻譜管理的主要目的是通過一個自適應策略來有效地利用頻譜資源。動態頻譜能夠給主要用戶與次要用戶帶來公平的頻譜共享，從而有效的避免了兩者產生沖突。認知無線電的動態頻譜管理是在感知無線頻譜的基礎上進行的，相關資源可以通過頻譜池共享。

4 結語

無線電是無線通信技術發展的趨勢之一。而當前，對無線電的研究還比較落后，并且范圍也比較狹窄。所以，在研究無線電技術的方向時，可以結合多方研究領域，并且還可能發現很多問題。所以，無線電技術的發展，對使用頻譜的認知會產生革命性的變化。

參考文獻

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