認知無線電技術(shù)是解決目前頻譜利用率低的重要技術(shù)，下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的認知無線電技術(shù)論文，希望你們喜歡。

　　認知無線電技術(shù)論文篇一

　　認知無線電技術(shù)研究

　　【摘 要】認知無線電技術(shù)是解決目前頻譜利用率低的重要技術(shù)，它允許認知無線電用戶使用當(dāng)前未使用的頻段進行通信。本文首先簡要介紹認知無線電技術(shù)的有關(guān)概念，然后分析了認知無線電應(yīng)該具備的一些主要功能，最后對認知無線電的一些關(guān)鍵技術(shù)如頻譜檢測、頻譜分配、功率控制等進行分析。

　　【關(guān)鍵詞】認知無線電 頻譜檢測 頻譜分配 功率控制

　　一、認知無線電的定義

　　認知無線電的概念最初是由Joseph Mitola Ⅲ博士基于軟件無線電技術(shù)提出的。但是認知無線電技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，其研究和應(yīng)用都不再局限于最初的范疇，不同的研究者從不同的角度對認知無線電給出了其定義和內(nèi)涵。根據(jù)認知無線電技術(shù)的發(fā)展，我們可以得出認知無線電的一個比較清晰的概念：認知無線電是一種智能無線通信系統(tǒng)，它能夠自動地檢測周圍的環(huán)境狀況，從中獲取信息，并智能地調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)(如傳輸功率、載頻、調(diào)制方式等)以適應(yīng)環(huán)境的變化，從而達到在不對主用戶造成干擾的條件下從空間、頻率、時間等多維地利用空閑頻譜資源進行通信的目的。

　　二、認知無線電的主要功能

　　(一)檢測

　　由特殊應(yīng)用環(huán)境所決定，認知無線電必須具備精確的無線頻譜檢測能力，必須在可使用的全頻段范圍內(nèi)多維度進行頻譜檢測，從而發(fā)現(xiàn)可使用的頻段。由于是免許可使用，認知無線電必須具備迅速發(fā)現(xiàn)主用戶的能力，在工作過程中時刻檢測主用戶是否處于活動狀態(tài)， 從而確保不對其產(chǎn)生干擾。

　　(二)分析

　　認知分析包括對自身性能、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部狀態(tài)、外部相關(guān)數(shù)據(jù)(包括頻譜使用、策略使用等)和用戶自身需求等相關(guān)知識的分析。如果說檢測是信息的獲取，那么分析就是對相關(guān)信息的初步處理。認知無線電設(shè)備通過所獲取的頻譜檢測結(jié)果分析主用戶的位置、使用的頻點和發(fā)射時間，同時分析可用頻點位置、可用帶寬、信道狀況、自身傳輸可能會對其他用戶產(chǎn)生的影響以及完成業(yè)務(wù)傳輸所需的帶寬和時間等等。

　　(三)調(diào)整

　　調(diào)整能力是完成傳輸?shù)年P(guān)鍵，根據(jù)檢測和分析的相關(guān)結(jié)果，認知無線電設(shè)備通過先進的功率控制技術(shù)、不同的編解碼以及調(diào)制技術(shù)，選擇合適的頻點和發(fā)射時機，從而成功地完成傳輸。這就要求認知無線電設(shè)備能夠在較寬的頻段內(nèi)實現(xiàn)不同傳輸方案之間的切換，并且在突發(fā)事件發(fā)生后能夠及時暫停或恢復(fù)傳輸，確保在不干擾首要用戶的情況下獲取最大限度的傳輸能力。

　　(四)推理和學(xué)習(xí)

　　由于當(dāng)前無線頻譜環(huán)境的復(fù)雜性，簡單的檢測、推理和分析可能無法獲得較好的傳輸性能。如何根據(jù)無線背景環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析預(yù)測是一個非常重要的課題。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行推理，獲得一定的參考信息，在此基礎(chǔ)上進行調(diào)整是一個較好的解決方案。一般來講，這種推理和學(xué)習(xí)分為三種：第一種是基于簡單固定規(guī)則，即輸人、輸出可以預(yù)測;第二種是基于較為復(fù)雜的模型，運用一些模糊規(guī)則，輸出結(jié)果不可完全預(yù)測;第三種是基于學(xué)習(xí)型的模型，系統(tǒng)運行過程中能夠不斷調(diào)整模型及其參數(shù)，從而獲得較好的預(yù)測結(jié)果。

　　三、認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)

　　(一)頻譜檢測

　　實現(xiàn)認知無線電通信的前提和先決條件是對周圍頻譜環(huán)境的感知，只有對頻譜進行準(zhǔn)確檢測，才能有效利用空閑頻譜進行通信。當(dāng)前，無線環(huán)境檢測的基本方法大致可以分為基于發(fā)射機的檢測、基于接收機的檢測和多節(jié)點協(xié)同檢測三種。其中，發(fā)射機檢測是分析偵聽到的信號中是否存在主用戶信號，而接收機檢測是判斷主用戶接收機是否處于工作狀態(tài)。相比較而言，發(fā)射機檢測比接收機檢測要容易，因而目前絕大多數(shù)的研究都是集中在發(fā)射機檢測。另外，通過多節(jié)點協(xié)同檢測，能夠提高檢測的可靠性，減小多徑、陰影的影響，但不可避免的會增加系統(tǒng)通信開銷與復(fù)雜性。頻譜檢測一般由物理層完成，物理層檢測所有可用自由度(時間、頻率、空間等)的頻譜，以辨識當(dāng)前可用于傳輸數(shù)據(jù)的信道。

　　(二)頻譜分配

　　頻譜分配是指根據(jù)需要接入系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)目及其服務(wù)要求將頻譜分配給一個或多個指定節(jié)點。頻譜分配策略的選擇直接決定系統(tǒng)容量、頻譜利用率以及能否滿足用戶因不同業(yè)務(wù)而不斷變化的需求。因此，頻譜分配問題的研究是認知無線電技術(shù)發(fā)展必須解決的關(guān)鍵問題之一。

　　認知無線電的頻譜分配與其它通信系統(tǒng)的頻譜分配具有很多共同的特性，但由于認知無線電自身擇機借用主用戶頻譜的特點，其頻譜分配也必須滿足一些特殊的要求。認知無線電系統(tǒng)的頻譜分配必須考慮三方面的問題：一是認知無線電用戶對主用戶的干擾問題，二是認知無線電用戶之間的干擾問題，三是認知無線電系統(tǒng)的效益和用戶間的公平性問題。

　　自認知無線電概念的提出直至發(fā)展到今天，不少學(xué)者為認知無線電中的頻譜分配問題提出了分析模型，它們大多是借鑒于一些經(jīng)典的數(shù)學(xué)理論以及微觀經(jīng)濟學(xué)理論等。目前，可應(yīng)用于認知無線電的頻譜分配分析的模型主要有：圖論著色模型、干擾溫度模型、拍賣競價模型、博弈論模型等幾種。

　　(三)功率控制

　　認知無線電中可利用已授權(quán)頻譜資源的前提是不影響授權(quán)用戶的正常通信。為此，具有認知功能的非授權(quán)用戶必須控制其發(fā)射功率，避免給其他授權(quán)用戶造成干擾。目前，實現(xiàn)功率控制主要有兩種方法。一種是基于信息論的反復(fù)注水法，使用該方法會使發(fā)送端在增益較多的子信道上分配更多的能量，而在衰減比較厲害的子信道上分配較少的能量，甚至不分配能量，從而在整體上充分利用現(xiàn)有資源，達到最大傳輸容量。另一種就是博弈論(game theory)，也稱對策論，是研究決策主體行為發(fā)生直接相互作用時的決策以及這種決策的均衡問題，它可以劃分為合作博弈和非合作博弈。當(dāng)不考慮競爭現(xiàn)象時，就是合作博弈，功率控制問題就簡化為一個最優(yōu)控制理論問題。當(dāng)用博弈論方法研究每個用戶最大化自己的效用時，功率控制問題被歸結(jié)為一個非合作博弈。

　　四、總結(jié)

　　認知無線電作為一種新興的頻譜共享技術(shù)，目前受到了廣泛關(guān)注。本文首先對認知無線電的有關(guān)概念進行了介紹，隨后分析了認知無線電的檢測、分析、調(diào)整、推理和學(xué)習(xí)等主要功能，最后對認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)如頻譜檢測、頻譜分配、功率控制等進行了分析。

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