认知无线电的几种频谱感知方法研究

认知无线电的几种频谱感知方法研究

[摘 要]：认知无线电是一种可以感知周围通信环境来改变发射机在特定的参数上实时改变的智能通信系统。它采用动态频谱管理来提高频谱利用率，高可靠性的频谱感知是实现频谱共享的关键技术，文中对频谱感知技术的能量检测法，谱相关检测法和协同感知等进行了讨论，并分析了各种方法的特点和性能。

[关键词]：频谱感知；认知无线电；能量检测；谱相关检测；协同感知

随着无线服务和设备如移动通信、公共安全、电视广播等的出现，许多频段已经被分配给授权用户，然而我们扫描授权用户的无线频谱包括收入富裕的城市地区和乡村偏远地区，发现频谱资源没有得到充分的利用，某些频段大部分时间里是空闲的，一些频段只是部分的被占用，如何充分利用频谱是迫切需要解决的问题。

认知无线电技术被认为是解决目前无线频谱低利用率的最佳方案，它是一个智能的无线通信系统，具有环境感知和传输参数自我修改的功能，通过对环境的理解实时改变和调整它的内部状态，适应外部无线环境的变化，从而实现频谱共享，动态地增加网络和个人用户的可用频谱总数，为频谱分配提供了一个可能的解决方案。

认知无线电系统中频谱感知的作用是尽量快而准确地确定未被占用的频段，不准确或者延时的频谱感知结果会给主用户带来有害干扰，因此，频谱感知的速度和准确性是极其重要的。

下面就对几种频谱感知方法及其特点和性能进行介绍和分析，，如接受信号能量检测、循环平稳信号的谱相关检测、本地振荡器的能量泄漏检测等。

1.能量检测

传统的信号检测方法都是基于能量检测的，图1是能量检测模型错误！未找到引用源。对接收信号做N点FFT，转换到频域，然后对频域信号求模平方，检测判决方法是先设置一个门限，然后将设置的能量计算值与设置的门限相比较，超过判决门限，就认为该频段内有授权用户的存在。

能量检测法的优点是不需要知道信号的先验知识，在实现上非常的简单，它的缺点是：首先判决门限比较难确定，门限很大程度上受到未知噪声的影响；其次在低信噪比的情况下，信号淹没在噪声中，用能量检测法局限性很大；最后，能量检测只是计算信号的能量，不能分区出调制信号、噪声和干扰，因而就无法判断出究竟是噪声还是其他的次用户。

图1能量检测模型