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.,認知無線電中的頻譜感知技術(shù)研究,姓 名:丁勝建 學 號:P201002061,.,1 研究背景 2 什么是認知無線電 3 認知無線電中的關(guān)鍵技術(shù) 4 頻譜感知技術(shù) 5 結(jié)束語,.,隨著無線通信需求的不斷增長,當前固定的頻譜分配政策已不能滿足人們的需求,因此人們提出了認知無線電技術(shù),可以從時間和空間上充分利用那些空閑的頻譜資源,從而有效解決了頻譜資源的不足,提高頻譜資源的利用率。 認知無線電的基本出發(fā)點就是：在不影響授權(quán)頻段的正常通信的基礎上,具有認知功能的無線通信設備可以按照某種機會方式接入授權(quán)的頻段內(nèi)，并動態(tài)地利用頻譜。,研究背景,.,什么是認知無線電？,認知無線電又被稱為智能無線電，它以靈活、智能、可重配置為顯著特征，通過感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學習，有目的地實時改變某些操作參數(shù)(比如傳輸功率、載波頻率和調(diào)制技術(shù)等)，使內(nèi)部狀態(tài)適應接收到的無線信號的統(tǒng)計變化，從而實現(xiàn)任何時間、任何地點的高可靠通信以及對有限的無線頻譜資源進行高效地利用。 認知無線電的核心思想是通過頻譜感知和系統(tǒng)的智能學習能力，實現(xiàn)動態(tài)頻譜分配和頻譜共享。,.,認知無線電中的關(guān)鍵技術(shù),頻譜感知技術(shù) 頻譜分析技術(shù) 自適應頻譜資源分配技術(shù) 動態(tài)信道分配技術(shù) 自適應功率控制技術(shù),.,頻譜感知技術(shù),頻譜感知技術(shù)是指認知用戶通過各種信號檢測和處理手段來獲取無線網(wǎng)絡中的頻譜使用信息。 從無線網(wǎng)絡的功能分層角度看，頻譜感知技術(shù)主要涉及物理層和鏈路層，其中物理層主要關(guān)注各種具體的本地檢測算法，而鏈路層主要關(guān)注用戶間的協(xié)作以及對感知機制的控制與優(yōu)化。,.,頻譜感知是認知無線電系統(tǒng)的基本功能,是實現(xiàn)頻譜管理﹑頻譜共享的前提。CR中的頻譜感知包含兩個方面，帶內(nèi)檢測和帶外檢測。從用戶工作時必須頻繁對當前工作頻段和其他頻段進行感知操作。對當前工作頻段感知的目的是檢測是否出現(xiàn)主用戶。當出現(xiàn)主用戶時進行快速的規(guī)避，放棄對當前工作頻段的占用，避免對主用戶形成干擾。對其他頻段感知的目的是對周圍其他頻段的頻譜使用狀況進行測量。一方面在當前工作頻段不可用時，可以及時切換到其他可用的工作頻段，另一方面，可以利用新的可用頻譜資源擴展工作頻段，從而提高傳輸速率和網(wǎng)絡的容量。,.,頻譜感知的方式一般包括：發(fā)射源檢測，合作檢測和干擾檢測等。,如下圖所示：,.,發(fā)射源檢測技術(shù)比較,1 匹配濾波器檢測 所謂匹配濾波器是指輸出信噪比最大的最佳線性濾波器。 優(yōu)點：接收信噪比最大化，由于相關(guān)運算耗時較少且可達到較高的處理增益，因此只要信噪比達到一定的門限即可實現(xiàn)檢測。 缺點：需要主用戶在物理和MAC層的先驗知識，解調(diào)信號需要同步相干檢測，計算較復雜，因為對于每個特定的主用戶需要一個專用的接收機。 匹配濾波法只能應用于對授權(quán)用戶信息比較了解的頻譜環(huán)境當中，當不能預先知曉主信號的信息時無法采用該檢測方法。,.,,2 能量檢測 能量檢測法是一種比較簡單的信號檢測方法，屬于信號的非相干檢測，直接對時域信號采樣值求模，然后平方即可得到；或利用FFT轉(zhuǎn)換到頻域，然后對頻域信號求模平方也可得到。它無需知道檢測信號的任何先驗知識，對信號類型也不作限制。 優(yōu)點：非相干檢測，簡單易用，提高了SNR，是目前最主要的檢測主用戶的手段。不需要知道信號的先驗信息，在實現(xiàn)上也非常簡單。 缺點：性能容易受到噪聲功率不確定性的影響；無法區(qū)分調(diào)制信號,干擾信號和噪聲信號，即使門限值可以自適應設定，對于帶內(nèi)干擾，它仍會產(chǎn)生誤判，而且無法利用干擾對消；在低信噪比的情況下，信號淹沒在噪聲中，用能量檢測法的局限性很大；不能用于擴頻信號(包括直接序列擴頻和調(diào)頻信號)的檢測。,.,3 周期平穩(wěn)過程特征檢測 優(yōu)點：信號冗余的突出特征使得信號有了選擇的余地?？乖肼曅阅芎?，不受噪聲功率不確定性因素的影響。循環(huán)平穩(wěn)檢測比能量檢測有更好的魯棒性。 缺點：計算量大，需要很長的觀察時間。,.,發(fā)射源檢測技術(shù)比較,.,結(jié)束語,認知無線電的核心思想就是使無線通信設備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用所發(fā)現(xiàn)的“空洞”的能力。值得指出的是認知無線電技術(shù)不但引起了學術(shù)界的相當關(guān)注，工業(yè)界對如何將其應用于實際通信系統(tǒng)也產(chǎn)生了濃厚的興趣。但是要真正實現(xiàn)認知無線電技術(shù)還需解決包括頻譜檢測技術(shù)、自適應頻譜資源分配技術(shù)和無線頻譜管理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問題。,.,謝 謝,