認知無線電技術是解決目前頻譜利用率低的重要技術，下面是學習啦小編為大家整理的認知無線電技術論文，希望你們喜歡。

　　認知無線電技術論文篇一

　　認知無線電技術研究

　　【摘 要】認知無線電技術是解決目前頻譜利用率低的重要技術，它允許認知無線電用戶使用當前未使用的頻段進行通信。本文首先簡要介紹認知無線電技術的有關概念，然后分析了認知無線電應該具備的一些主要功能，最后對認知無線電的一些關鍵技術如頻譜檢測、頻譜分配、功率控制等進行分析。

　　【關鍵詞】認知無線電 頻譜檢測 頻譜分配 功率控制

　　一、認知無線電的定義

　　認知無線電的概念最初是由Joseph Mitola Ⅲ博士基于軟件無線電技術提出的。但是認知無線電技術發(fā)展到現(xiàn)在，其研究和應用都不再局限于最初的范疇，不同的研究者從不同的角度對認知無線電給出了其定義和內(nèi)涵。根據(jù)認知無線電技術的發(fā)展，我們可以得出認知無線電的一個比較清晰的概念：認知無線電是一種智能無線通信系統(tǒng)，它能夠自動地檢測周圍的環(huán)境狀況，從中獲取信息，并智能地調整系統(tǒng)的參數(shù)(如傳輸功率、載頻、調制方式等)以適應環(huán)境的變化，從而達到在不對主用戶造成干擾的條件下從空間、頻率、時間等多維地利用空閑頻譜資源進行通信的目的。

　　二、認知無線電的主要功能

　　(一)檢測

　　由特殊應用環(huán)境所決定，認知無線電必須具備精確的無線頻譜檢測能力，必須在可使用的全頻段范圍內(nèi)多維度進行頻譜檢測，從而發(fā)現(xiàn)可使用的頻段。由于是免許可使用，認知無線電必須具備迅速發(fā)現(xiàn)主用戶的能力，在工作過程中時刻檢測主用戶是否處于活動狀態(tài)， 從而確保不對其產(chǎn)生干擾。

　　(二)分析

　　認知分析包括對自身性能、網(wǎng)絡內(nèi)部狀態(tài)、外部相關數(shù)據(jù)(包括頻譜使用、策略使用等)和用戶自身需求等相關知識的分析。如果說檢測是信息的獲取，那么分析就是對相關信息的初步處理。認知無線電設備通過所獲取的頻譜檢測結果分析主用戶的位置、使用的頻點和發(fā)射時間，同時分析可用頻點位置、可用帶寬、信道狀況、自身傳輸可能會對其他用戶產(chǎn)生的影響以及完成業(yè)務傳輸所需的帶寬和時間等等。

　　(三)調整

　　調整能力是完成傳輸?shù)年P鍵，根據(jù)檢測和分析的相關結果，認知無線電設備通過先進的功率控制技術、不同的編解碼以及調制技術，選擇合適的頻點和發(fā)射時機，從而成功地完成傳輸。這就要求認知無線電設備能夠在較寬的頻段內(nèi)實現(xiàn)不同傳輸方案之間的切換，并且在突發(fā)事件發(fā)生后能夠及時暫?；蚧謴蛡鬏?，確保在不干擾首要用戶的情況下獲取最大限度的傳輸能力。

　　(四)推理和學習

　　由于當前無線頻譜環(huán)境的復雜性，簡單的檢測、推理和分析可能無法獲得較好的傳輸性能。如何根據(jù)無線背景環(huán)境的相關數(shù)據(jù)進行分析預測是一個非常重要的課題。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行推理，獲得一定的參考信息，在此基礎上進行調整是一個較好的解決方案。一般來講，這種推理和學習分為三種：第一種是基于簡單固定規(guī)則，即輸人、輸出可以預測;第二種是基于較為復雜的模型，運用一些模糊規(guī)則，輸出結果不可完全預測;第三種是基于學習型的模型，系統(tǒng)運行過程中能夠不斷調整模型及其參數(shù)，從而獲得較好的預測結果。

　　三、認知無線電的關鍵技術

　　(一)頻譜檢測

　　實現(xiàn)認知無線電通信的前提和先決條件是對周圍頻譜環(huán)境的感知，只有對頻譜進行準確檢測，才能有效利用空閑頻譜進行通信。當前，無線環(huán)境檢測的基本方法大致可以分為基于發(fā)射機的檢測、基于接收機的檢測和多節(jié)點協(xié)同檢測三種。其中，發(fā)射機檢測是分析偵聽到的信號中是否存在主用戶信號，而接收機檢測是判斷主用戶接收機是否處于工作狀態(tài)。相比較而言，發(fā)射機檢測比接收機檢測要容易，因而目前絕大多數(shù)的研究都是集中在發(fā)射機檢測。另外，通過多節(jié)點協(xié)同檢測，能夠提高檢測的可靠性，減小多徑、陰影的影響，但不可避免的會增加系統(tǒng)通信開銷與復雜性。頻譜檢測一般由物理層完成，物理層檢測所有可用自由度(時間、頻率、空間等)的頻譜，以辨識當前可用于傳輸數(shù)據(jù)的信道。

　　(二)頻譜分配

　　頻譜分配是指根據(jù)需要接入系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)目及其服務要求將頻譜分配給一個或多個指定節(jié)點。頻譜分配策略的選擇直接決定系統(tǒng)容量、頻譜利用率以及能否滿足用戶因不同業(yè)務而不斷變化的需求。因此，頻譜分配問題的研究是認知無線電技術發(fā)展必須解決的關鍵問題之一。

　　認知無線電的頻譜分配與其它通信系統(tǒng)的頻譜分配具有很多共同的特性，但由于認知無線電自身擇機借用主用戶頻譜的特點，其頻譜分配也必須滿足一些特殊的要求。認知無線電系統(tǒng)的頻譜分配必須考慮三方面的問題：一是認知無線電用戶對主用戶的干擾問題，二是認知無線電用戶之間的干擾問題，三是認知無線電系統(tǒng)的效益和用戶間的公平性問題。

　　自認知無線電概念的提出直至發(fā)展到今天，不少學者為認知無線電中的頻譜分配問題提出了分析模型，它們大多是借鑒于一些經(jīng)典的數(shù)學理論以及微觀經(jīng)濟學理論等。目前，可應用于認知無線電的頻譜分配分析的模型主要有：圖論著色模型、干擾溫度模型、拍賣競價模型、博弈論模型等幾種。

　　(三)功率控制

　　認知無線電中可利用已授權頻譜資源的前提是不影響授權用戶的正常通信。為此，具有認知功能的非授權用戶必須控制其發(fā)射功率，避免給其他授權用戶造成干擾。目前，實現(xiàn)功率控制主要有兩種方法。一種是基于信息論的反復注水法，使用該方法會使發(fā)送端在增益較多的子信道上分配更多的能量，而在衰減比較厲害的子信道上分配較少的能量，甚至不分配能量，從而在整體上充分利用現(xiàn)有資源，達到最大傳輸容量。另一種就是博弈論(game theory)，也稱對策論，是研究決策主體行為發(fā)生直接相互作用時的決策以及這種決策的均衡問題，它可以劃分為合作博弈和非合作博弈。當不考慮競爭現(xiàn)象時，就是合作博弈，功率控制問題就簡化為一個最優(yōu)控制理論問題。當用博弈論方法研究每個用戶最大化自己的效用時，功率控制問題被歸結為一個非合作博弈。

　　四、總結

　　認知無線電作為一種新興的頻譜共享技術，目前受到了廣泛關注。本文首先對認知無線電的有關概念進行了介紹，隨后分析了認知無線電的檢測、分析、調整、推理和學習等主要功能，最后對認知無線電的關鍵技術如頻譜檢測、頻譜分配、功率控制等進行了分析。

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