认知无线电的频谱感知技术

近年来，随着无线通信应用领域的快速发展，可供分配的频谱资源显得日益紧张，然而在对频谱利用情况的检测中发现频谱的利用率却十分低下，致使现今这种固定的频谱分配方式已难满足当前对无线通信技术发展需要，在这样的背景下，出现了认知无线电这一全新的通信理念并得到通信领域科研人员的广泛关注。射频君已经给童鞋们介绍了认知无线电的基本知识，今天要给大家谈谈认知无线电的频谱感知技术。

频谱感知技术分类

CR（认知无线电）的设计规则把CR用户当做频谱用户的来访者，这就需要有效的频谱管理操作方案，使得用户占据空闲信道的同时而不引起对PU（主用户）的干扰，并且在检测到PU开始发送信号时，离开所占据信道。这些规则成功执行的重点依赖于CR用户对周围环境的感知能力，也就是通过CR用户的频谱感知方案来完成的。

频谱感知的主要目的是提供更多的接入机会给CR用户而不对PU造成干扰。当授权用户活动性减弱时认知无线电的硬件能够识别出频谱空洞，并把这些频谱空洞用作通信。然而这些已授权的信道，同时也被定义为PU频带，在被检测到PU信号时，需要被迅速的清空。因此，对无线频谱的准确感知是实现认知无线电技术的关键。

由于实际通信系统中存在的噪声不确定性以及授权用户信号信息未知等特性，使一些传统的频谱感知算法难以满足认知无线电的频谱检测需要。如何在已知信息较少的前提下高效地检测频谱空洞成为当前认知无线电领域里研究的热门课题。

当前，主要的频谱检测算法大致有三类：基于授权用户发射机的频谱检测算法、基于多感知用户协作的频谱检测算法和基于干扰温度的频谱检测算法。由于基于干扰温度的频谱检测算法在实现上难以获得授权用户处的干扰温度值，所以基于授权用户发射机的频谱检测算法和基于多感知用户协作的频谱检测算法成为当前频谱感知技术研究的主流方向，针对不同的检测环境需要，已经取得了大量的研究成果。例如，基于授权用户发射机的频谱检测算法主要有能量检测、匹配滤波器检测、周期平稳检测、小波检测和特征值检测等相关算法。

无线电静默区

虽然这些算法在一定程度上解决了频谱感知的需要，但在检测过程中，对于系统的环境噪声以及授权用户信号特征等信息均有不同程度的依赖，针对这些问题，大家可以做深一步的研究。

从应用层面来说，频谱感知对频谱监测系统即为重要。试想拥挤的频率信道上，熙熙攘攘的信号中，哪些是正常信号，哪些是干扰信号，是需要被快速识别出来的，这是频谱监测的主要工作。但是无线信号的种类呈爆炸式的增长，拥挤的频谱中隐藏着大量的干扰信号，使得无线信号监测困难难重重。

仪表主要厂家之一是德也就是老安捷伦有一个杀手级仪表N6820E信号侦测系统绰号黑鸟。这种仪表提供了测量速度、高分辨率、宽搜索范围等特点，以及多种能量判决和信号判决的方法，满足了现代无线电工程中无论是军事领域、移动通信领域还是频谱监测领域、电磁兼容领域对信号的侦测要求。

黑鸟信号侦察与监测系统提供了多种信号的截获判决工具，包括能量判决和信号判决。先通过能量判决在功率谱上搜索到满足条件的能量，再通过信号判决确定是否为信号。这些工具既可独立使用，也可以综合配置使用，特别是对瞬态有用信号和瞬态干扰信号的截获与测量。在无线电频谱感知技术中，黑鸟无疑占有重要地位。