認(rèn)知無線電核心思想是CR具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。本文主要針對認(rèn)知無線電頻譜感知進(jìn)行了一些研究，文章是一篇高級職稱論文范文。
　　摘要：隨著認(rèn)知無線電的發(fā)展，頻譜感知作為認(rèn)知無線電實現(xiàn)前提，成為了該領(lǐng)域的研究重點。針對眾多頻譜感知的研究，綜述了通信信道陰影衰落、多徑衰落以及噪聲干擾下的各種感知策略和算法，分析了算法的實現(xiàn)關(guān)鍵和性能，并針對性提出了算法的不足之處。最后從軟件和硬件上對實現(xiàn)頻譜感知提出新的方法。

　　關(guān)鍵詞： 認(rèn)知無線電,頻譜感知,衰落信道,噪聲干擾

　　1引言

　　科技創(chuàng)新帶動無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，隨著各種通信設(shè)備的增多，頻譜資源就顯得越來越緊缺。而傳統(tǒng)頻譜分配的固定方式使頻譜資源的利用率過低[1]，從而受到了現(xiàn)實中頻譜使用需求的挑戰(zhàn)。為了充分地使用不同時間、不同地域的空閑頻段，認(rèn)知無線電技術(shù)提出了解決方案。

　　認(rèn)知無線電(Cognitive Radio， CR)作為一種動態(tài)頻譜接入技術(shù)，能夠觀測周圍的無線環(huán)境，獲取頻譜資源的使用信息，進(jìn)而對頻譜信息進(jìn)行處理并決策，最終動態(tài)接入可用頻段[2]完成自適應(yīng)通信。

　　無線環(huán)境中存在多徑、衰落、陰影、噪聲不確定等不利因素影響[3]，因此正確可靠的頻譜感知成為了研究的重點。針對無線環(huán)境，綜述頻譜感知的最新研究，重點分析對比各感知方法的有效性，最后給出了未來研究的趨勢和一些建議。

　　2無線環(huán)境下的頻譜感知

　　認(rèn)知無線電就是要在復(fù)雜的無線環(huán)境中準(zhǔn)確、可靠、高效的感知出可用的頻譜�，F(xiàn)在主要的研究也是針對無線環(huán)境的不利影響展開的。

　　現(xiàn)有研究中大量文獻(xiàn)首先將信道假設(shè)為衰落信道，研究了衰落信道對頻譜感知的影響。文獻(xiàn)[4]通過研究指出，頻譜感知的檢測信道相比于無線信道的多徑衰落，受陰影衰落的影響更大。所以首先來看陰影衰落對頻譜感知的影響。

　　文獻(xiàn)[5]中給出了陰影衰落相關(guān)性對用戶間合作檢測性能的影響，利用衰落相關(guān)性公式計算，當(dāng)用戶間陰影衰落因子為 0.96 時，對比于理想無陰影相關(guān)性假設(shè)條件下的用戶間的合作檢測，其合作檢測性能將下降13%。

　　文獻(xiàn)[6]中利用能量檢測的方法檢測頻譜信息，針對陰影衰落的影響，認(rèn)為通過足夠數(shù)量的感知節(jié)點合作方法可以實現(xiàn)對頻譜的可靠、正確的感知。根據(jù)認(rèn)知用戶之間的陰影衰落相關(guān)性： (其中 為衰落因子，d為兩節(jié)點之間的距離)，但文獻(xiàn)[6]沒有對如何減少感知節(jié)點數(shù)及如何提高感知效率進(jìn)行說明。

　　針對陰影衰落的影響，文獻(xiàn)[7]在能量檢測的基礎(chǔ)上，利用多簇聯(lián)合感知的算法提高了感知性能。文獻(xiàn)中簡單的利用感知節(jié)點到融合中心的距離作為參考標(biāo)準(zhǔn)，將所有感知節(jié)點分為了J簇，再在每簇中利用到融合中心的距離最短來選擇簇頭，通過簇頭將感知信息發(fā)送給融合中心。從仿真結(jié)果上看，文獻(xiàn)[7]分簇的算法取得了一定效果，但分簇的方式較為復(fù)雜。

　　文獻(xiàn)[8] 中各感知節(jié)點利用能量檢測方法檢測頻譜信息后，選擇隱含各節(jié)點間相關(guān)性的檢測概率Pd組成矩陣，對其采用奇異值分解方法，選擇出最少和最不相關(guān)的感知節(jié)點參與合作感知。經(jīng)仿真分析，其方法的檢測性能優(yōu)于文獻(xiàn)[9];最優(yōu)感知節(jié)點集合選擇算法所獲得的節(jié)點的平均 SNR 明顯高于文獻(xiàn)[10];最優(yōu)感知節(jié)點集合的數(shù)目也少于文獻(xiàn)[10]。

　　信息傳輸信道除多徑衰落和陰影衰落外，還存在噪聲干擾。因此在噪聲干擾下，如何實現(xiàn)“頻譜空穴”的檢測也就成為了研究的重點。

　　文獻(xiàn)[11] 提出利用信道增益比來估計SNR的互相關(guān)矩陣估計(CCM，cross correlation matrix estimator) 算法。在PU(primary user)存在時，SUs采樣信號為同一PU信號，所以采樣信號具有較大的相關(guān)性。文章就是利用SUs采樣信號之間的相關(guān)性構(gòu)造信號的相關(guān)矩陣，進(jìn)而分析相關(guān)矩陣的特性來估計信道的SNR，從而選擇出SUs。文獻(xiàn)最后對算法的性能進(jìn)行了仿真分析，給出了CCM算法對信道SNR估計的性能曲線。但文獻(xiàn)沒有考慮信號多徑延時對相關(guān)性能的影響。

　　文獻(xiàn)[12]提出了一種針對AWGN信道和瑞利多徑衰落信道的通用頻譜感知的方法。其在文獻(xiàn)[13-14]的基礎(chǔ)上提出修正 BPA(basic probability assignment，基礎(chǔ)概率分配)函數(shù)和D-S 證據(jù)理論，估計出SUs的可靠性，從而提高了感知性能。最后文獻(xiàn)仿真了算法的性能，并與文獻(xiàn)[13-14]進(jìn)行了對比。

　　信道在低SNR下會出現(xiàn)隱藏終端問題，針對低信噪比隱藏終端問題，文獻(xiàn)[15]提出了一種優(yōu)化的雙門限頻譜感知策略。在雙門限判決方法中，判決空間 不再是非此即彼的判決方法，而是利用打下2個門限將整個判決域分為3個部分，對落于中間區(qū)域的部分不判決，也不上報感知數(shù)據(jù)。同時融合中心通過對各個感知節(jié)點分配權(quán)重的算法來提高上報信息可靠性。文獻(xiàn)的算法在SNR較低、嚴(yán)重惡化的信道中不太適用，且沒有給出如何設(shè)置雙門限的方法。

　　由于強(qiáng)干擾使的SU感知錯誤信息并上報，造成高沖突數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)[16]就是針對此情況進(jìn)行的頻譜感知的研究。文獻(xiàn)根據(jù)DS 證據(jù)理論，定義識別框架{H1，H0， }， 代表H1和H0中任一假設(shè)為真。而后利用投影近似法對BPA進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而加權(quán)估計每個SUs的可信度并作出最終判決。文獻(xiàn)通過仿真給出了在有無高沖突數(shù)據(jù)情況下，在帶寬開銷性能和檢測性能上均優(yōu)于文獻(xiàn)[14]的算法的結(jié)論。

　　3頻譜感知的思考建議

　　頻譜感知的方法有多種[3][17]，現(xiàn)有研究都是在現(xiàn)有感知方法的基礎(chǔ)上，針對信道的不同特性制定的感知策略。

　　3.1 基站訪問式

　　隨著基站密度的增大以及微微窩的發(fā)展，SUs通信前只需訪問鄰近基站上PU的狀態(tài)，遇到標(biāo)志位空閑的頻段即可使用進(jìn)行通信。

　　3.2 數(shù)據(jù)庫訪問式

　　對某固定范圍內(nèi)的區(qū)域頻譜使用情況進(jìn)行長時間統(tǒng)計，將統(tǒng)計結(jié)果存儲于基站的數(shù)據(jù)庫上。SUs通信前訪問數(shù)據(jù)庫找出空閑概率大的頻段進(jìn)行監(jiān)測，而后根據(jù)監(jiān)測結(jié)果決定繼續(xù)選擇或進(jìn)行通信。 　　數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計值可以按天、周、月、年進(jìn)行分別統(tǒng)計存儲，不同存儲單位按其統(tǒng)計周期進(jìn)行更新。

　　3.3 改變信息幀格式

　　信息發(fā)送都是以數(shù)據(jù)分組的幀格式進(jìn)行發(fā)送，幀頭信息增加1比特作為頻譜標(biāo)志位，結(jié)合傳統(tǒng)的頻譜感知方法，可以實現(xiàn)對頻譜信息的感知。

　　另外，傳統(tǒng)的頻譜感知策略沒有考慮擴(kuò)頻通信時對信息隱藏的影響，通過增加標(biāo)志位的方式可以實現(xiàn)對擴(kuò)頻通信中隱藏信號頻段的感知。

　　4結(jié)語

　　以上內(nèi)容綜述了認(rèn)知無線電在不同通信環(huán)境下的最新感知策略和算法的研究進(jìn)展。研究以協(xié)作感知為重點，算法針對不同的通信環(huán)境均有效提高了感知的性能，但針對復(fù)雜通信環(huán)境下的性能有待進(jìn)一步研究。目前算法主要是針對不改變現(xiàn)有通信方式下進(jìn)行的，可以考慮適當(dāng)改進(jìn)現(xiàn)有通信模式，再配以感知算法，對感知性能和效率以及后續(xù)的功率分配應(yīng)有益處。

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