認(rèn)知無線電的頻譜感知技術(shù)研究
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靜態(tài)循環(huán)特征檢測是通過利用接收信號的靜態(tài)循環(huán)特征來檢測主用戶的。靜態(tài)循環(huán)特征檢測除了復(fù)雜度較高外，可以克服匹配濾波器檢測和能量檢測的缺點。調(diào)制后的主用戶信號一般會有載頻、跳頻序列、循環(huán)前綴等，從而使信號有內(nèi)在的周期性。若信號的均值和自相關(guān)函數(shù)呈現(xiàn)周期性，且周期與信號的周期相同，則稱其是靜態(tài)循環(huán)的。我們可以通過分析信號譜相關(guān)函數(shù)中循環(huán)頻率的特性來確定主用戶信號是否存在。譜相關(guān)函數(shù)中，零循環(huán)頻率處體現(xiàn)信號的平穩(wěn)特征，非零循環(huán)頻率處則體現(xiàn)信號的靜態(tài)循環(huán)特征。因為噪聲是平穩(wěn)的，在非零循環(huán)頻率處不呈現(xiàn)頻譜相關(guān)性，而主用戶信號是靜態(tài)循環(huán)的，在非零循環(huán)頻率處呈現(xiàn)頻譜相關(guān)性。因此可以判定，若非零循環(huán)頻率處呈現(xiàn)頻譜相關(guān)性，說明存在主用戶信號；若僅在零循環(huán)頻率處呈現(xiàn)頻譜相關(guān)性，則說明只存在噪聲，主用戶信號不存在。靜態(tài)循環(huán)特征檢測無需知道信號的先驗信息而且能夠區(qū)分噪聲和有用信號，可以擺脫背景噪聲的影響，因此與上述兩種主用戶發(fā)射端檢測算法相比對信號有較好的檢測性能。但是，靜態(tài)循環(huán)特征檢測計算的復(fù)雜度高，所要求的觀測時間較長。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/158129.htm
4 合作檢測
無線環(huán)境中，信號傳輸會受到陰影、多徑等因素的影響，感知用戶的本地頻譜檢測不能滿足所要求的可靠性及快速性；更甚者，感知用戶受到嚴(yán)重陰影的影響時，會發(fā)生漏檢，從而會對主用戶系統(tǒng)造成干擾。為此，需要同頻段上不同感知用戶之間進(jìn)行協(xié)同，提高檢測的可靠性以及快速性。合作檢測可分為中心式和分布式兩種協(xié)同方式。
4．1 中心式檢測
中心式檢測指認(rèn)知無線電基站收集各認(rèn)知無線電設(shè)備感知到信息，探測可用頻譜，然后廣播該信息給其它認(rèn)知無線電設(shè)備或者直接控制認(rèn)知無線電通信。該感知結(jié)果由稱之為AP的接入點收集，目的是減輕信道衰落影響，增強檢測效果。研究軟硬信息匯總方式是為了減少錯失機會的概率。文獻(xiàn)表明，在錯失機會概率方面，軟信息相結(jié)合優(yōu)于硬信息相結(jié)合的方法。
4．2 分布式檢測
多徑衰落和陰影衰落都會影響單一檢測器的檢測性能。由于所有檢測器都位于深衰落的概率非常低，研究者傾向于采用分布式感知方法來提高檢測性能和可靠性，從而降低對單一檢測器的苛刻要求。在分布式感知技術(shù)中，為了達(dá)到良好的檢測性能，往往需要較高的控制信道帶寬。雖然量化將引入額外的噪聲和信噪比的降低，但卻是一種降低帶寬需求的有效手段。研究表明：2―3Bits量化不會引入明顯的性能損失，而采用1Bit量化(決策)時，隨著參與分布式感知的用戶數(shù)趨向于無窮大，其性能也是漸進(jìn)最優(yōu)的。
5 本振泄露功率檢測
主用戶接收機工作時，接收的高頻信號經(jīng)過本地振蕩器后，會產(chǎn)生特定頻率的信號，一些信號不可避免的從天線泄露出去，該方法就是通過檢測有無泄露信號來判斷主用戶是否在工作。然而，CR用戶直接檢測L0泄漏并不可行，這是由于L0泄漏能量通常很小，而且L0泄漏能量隨接收機模型和L0的生產(chǎn)指標(biāo)不同而不同，這些變化因素將導(dǎo)致CR用戶檢測錯誤率增加。為解決這一問題，在應(yīng)用中，將小而低成本的傳感器安置在接收端，當(dāng)傳感器檢測到本振泄漏功率時，會以特定的功率通過一個特殊的控制信道感知用戶。
6 基于干擾溫度的檢測
干擾溫度是美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)提出的一個新概念。它是感知用戶在檢測出頻帶內(nèi)已有通信的基礎(chǔ)上預(yù)測的自己的傳輸將對主用戶接收機產(chǎn)生的干擾。干擾溫度模型被定義為每單位帶寬里未經(jīng)授權(quán)的發(fā)射機RF功率與接收機系統(tǒng)噪聲功率之和，是建立在實際的RF環(huán)境中以及發(fā)射機和接收機交互的基礎(chǔ)之上的，充分考慮了所有干擾的累積效應(yīng)。干擾溫度可以用下式來表示：
T1=(Ps+P0)/KB (4)
其中Ps未經(jīng)授權(quán)的發(fā)射機RF功率(單位是W)，P0為接收機系統(tǒng)噪聲功率(單位是W)，K為常數(shù)，等于1．38*10―23(單位是焦耳／絕對溫度)，B為信號帶寬(單位是Hz)。
干擾溫度的準(zhǔn)確測量需要感知用戶對主用戶系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。只要感知用戶造成的干擾溫度不超過干擾溫度限，感知用戶通過調(diào)整自己的參數(shù)(如發(fā)射功率、調(diào)制方式等)就可以使用這個頻段中的頻譜空洞。但是該方法不能保證對主用戶系統(tǒng)的有力保護(hù)，特別是處于邊緣接收的主用戶接收機就很容易受到感知用戶的干擾。
7 結(jié)束語
認(rèn)知無線電具有使頻譜得到充分利用的潛能，但前提是必須保證這個頻率上的已授權(quán)用戶的使用不受影響，其中關(guān)鍵技術(shù)之一就是頻譜感知技術(shù)。本文就認(rèn)知無線電的一些頻譜感知技術(shù)進(jìn)行了討論，隨著其相關(guān)技術(shù)的成熟，該技術(shù)將會成為未來最熱門的無線技術(shù)，并且給未來的頻譜使用策略帶來革命性變化。
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