认知无线电检测技术研究

王鑫+程毓华+孙军+杜恺+王守金

摘 要：认知无线电是一种基于人工智能的新一代无线通信技术，它可以同构学习，有目的的实时改变一些操作参数，从而解决益紧张的频谱资源短缺问题。本文针对认知无线电检测技术展开研究，针对其研究背景、发展现状、概念进行了分析，并对其应用加以阐述。

关键词：无线电；检测；技术研究

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

1 引言

认知无线电技术是一种智能频谱共享技术，通过学习和决策算法，对空闲频谱进行动态地检测，同时有效利用频谱资源，实现对不可再生频带充分利用的目的，在频谱紧张的情况下极大地提高了频谱的利用率，有效解决了无线通信中频谱利用率低下，浪费严重的问题。

认知无线电（CR）研究中，极具代表性的是DARPA，其主要从事关键技术与方法的研究，以实现CR动态频谱分配与调度应用。其资助的XG：下一代无线通信项目已取得了一定的进展。从2003 年开始，Raytheon 公司与美国国防高级研究计划署合作，主要从事认知无线技术的研究与开发；英国的无线通信技术研究也正在向CR转型；由欧洲通信协会资助的TRUST、DRiVE以及OverDRiVE等项目，主要针对无线电环境下混合多网络动态频谱的分配。此外，美国加州大学伯克利分校，荷兰代尔夫特大学，柏林技术研究所及摩托罗拉，英特尔和其他公司也进行了CR技术的研究。

在我国，认知无线电技术也引起了诸多高校和研究机构的高度重视，针对其关键问题展开了研究，并取得了阶段性成果。目前，国内研究热点主要集中在CR系统中的跨层、动态介入技术、QoS保证机制以及空间信号检测和分析等方面。

2 认知无线电检测技术

在认知无线电研究中，频谱感知技术以其能够实时、可靠、独立、连续的对主用户信号进行检测而成为CR技术的重要基础和基石。目前，频谱感知技术可以分为：基于发射机的检测、协作检测以及基于干扰的检测三类。其中，基于发射机的检测有包括：能量检测、匹配滤波器检测和循环平稳特征检测等方法，如图1所示。在实际应用过程中，为了提高对信号的检测性能，这些频谱感知算法将融合使用。

3 认知无线电的应用

（1）在无线区域网络中的应用。IEEE 802.22工作组已将认知无线电技术确定为无线区域网络（WRAN）的核心技术，并应用于电视广播频段。目前IEEE 802.22工作组正在研究基于认知无线电技术的MAC 协议标准的制定和WRAN 的物理层等工作。

（2）在超宽带（UWB）中的应用。认知无线电技术能够在帮助UWB 实现协作共存策略方面起到主要作用[4]，CR技术与 UWB 技术相结合以达到抗干扰的目的已成为当前超宽带（UWB）领域研究的重中之重。

（3）在无线局域网（WLAN）中的应用。认知无线电的优势在于频谱检测和管理，完全可以在无线局域网（WLAN）中引入认知无线电技术。现阶段针对无线局域网（WLAN）环境下CR技术的研究主要集中在对应用标准的制定上。

（4）在全球微波接入互操作性（WiMAX）中的应用。全球微波接入互操作性（WiMAX）的应用与发展面临着众多的问题，其中人们最为关注的是频率问题，怎样解决WiMAX频率利用率问题成为认知无线电技术发展的热点问题。

4 结论

无线通信和个人通信，在过去的几十年中得到了飞速的发展，各种系统架构、协议标准和新兴的网络架构也飞速发展，这就使得现有的频谱资源变得异常紧张，认知无线电技术为人们有效解决频谱资源紧缺问题提供了有力保障。本文在对前工作研究的前提下，对现有研究成果进行分析总结，并从认知无线电技术的背景、概念、发展现状及其应用几方面加以阐述。

参考文献 ：

[1]唐龙.一种新型的认知无线电网络架构[J].计算机科学，2011（10）：326-330.

[2]李建中，高宏.无线传感器网络的研究进展[J].计算机研究与发展，2008，45（01）：1-15.

[3]张国伟.认知无线电网络中频谱感知技术研究[D].山东大学，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.

作者简介：王鑫（1979-），男，讲师，主要研究方向：无线认知网络。endprint