認知無線電檢測技術研究

王鑫+程毓華+孫軍+杜愷+王守金

摘 要：認知無線電是一種基于人工智能的新一代無線通信技術，它可以同構學習，有目的的實時改變一些操作參數，從而解決益緊張的頻譜資源短缺問題。本文針對認知無線電檢測技術展開研究，針對其研究背景、發展現狀、概念進行了分析，并對其應用加以闡述。

關鍵詞：無線電；檢測；技術研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.248

1 引言

認知無線電技術是一種智能頻譜共享技術，通過學習和決策算法，對空閑頻譜進行動態地檢測，同時有效利用頻譜資源，實現對不可再生頻帶充分利用的目的，在頻譜緊張的情況下極大地提高了頻譜的利用率，有效解決了無線通信中頻譜利用率低下，浪費嚴重的問題。

認知無線電（CR）研究中，極具代表性的是DARPA，其主要從事關鍵技術與方法的研究，以實現CR動態頻譜分配與調度應用。其資助的XG：下一代無線通信項目已取得了一定的進展。從2003 年開始，Raytheon 公司與美國國防高級研究計劃署合作，主要從事認知無線技術的研究與開發；英國的無線通信技術研究也正在向CR轉型；由歐洲通信協會資助的TRUST、DRiVE以及OverDRiVE等項目，主要針對無線電環境下混合多網絡動態頻譜的分配。此外，美國加州大學伯克利分校，荷蘭代爾夫特大學，柏林技術研究所及摩托羅拉，英特爾和其他公司也進行了CR技術的研究。

在我國，認知無線電技術也引起了諸多高校和研究機構的高度重視，針對其關鍵問題展開了研究，并取得了階段性成果。目前，國內研究熱點主要集中在CR系統中的跨層、動態介入技術、QoS保證機制以及空間信號檢測和分析等方面。

2 認知無線電檢測技術

在認知無線電研究中，頻譜感知技術以其能夠實時、可靠、獨立、連續的對主用戶信號進行檢測而成為CR技術的重要基礎和基石。目前，頻譜感知技術可以分為：基于發射機的檢測、協作檢測以及基于干擾的檢測三類。其中，基于發射機的檢測有包括：能量檢測、匹配濾波器檢測和循環平穩特征檢測等方法，如圖1所示。在實際應用過程中，為了提高對信號的檢測性能，這些頻譜感知算法將融合使用。

3 認知無線電的應用

（1）在無線區域網絡中的應用。IEEE 802.22工作組已將認知無線電技術確定為無線區域網絡（WRAN）的核心技術，并應用于電視廣播頻段。目前IEEE 802.22工作組正在研究基于認知無線電技術的MAC 協議標準的制定和WRAN 的物理層等工作。

（2）在超寬帶（UWB）中的應用。認知無線電技術能夠在幫助UWB 實現協作共存策略方面起到主要作用[4]，CR技術與 UWB 技術相結合以達到抗干擾的目的已成為當前超寬帶（UWB）領域研究的重中之重。

（3）在無線局域網（WLAN）中的應用。認知無線電的優勢在于頻譜檢測和管理，完全可以在無線局域網（WLAN）中引入認知無線電技術。現階段針對無線局域網（WLAN）環境下CR技術的研究主要集中在對應用標準的制定上。

（4）在全球微波接入互操作性（WiMAX）中的應用。全球微波接入互操作性（WiMAX）的應用與發展面臨著眾多的問題，其中人們最為關注的是頻率問題，怎樣解決WiMAX頻率利用率問題成為認知無線電技術發展的熱點問題。

4 結論

無線通信和個人通信，在過去的幾十年中得到了飛速的發展，各種系統架構、協議標準和新興的網絡架構也飛速發展，這就使得現有的頻譜資源變得異常緊張，認知無線電技術為人們有效解決頻譜資源緊缺問題提供了有力保障。本文在對前工作研究的前提下，對現有研究成果進行分析總結，并從認知無線電技術的背景、概念、發展現狀及其應用幾方面加以闡述。

參考文獻 ：

[1]唐龍.一種新型的認知無線電網絡架構[J].計算機科學，2011（10）：326-330.

[2]李建中，高宏.無線傳感器網絡的研究進展[J].計算機研究與發展，2008，45（01）：1-15.

[3]張國偉.認知無線電網絡中頻譜感知技術研究[D].山東大學，2011.

[4]Tevfik Yucek. A Survey of Spectrum Sensing Algorithms for Cognitive Radio Applications[J]. IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS &TUTORIALS.VOL.11，NO.1， FIRST QUARTER 2009.116-130.

作者簡介：王鑫（1979-），男，講師，主要研究方向：無線認知網絡。endprint