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ED国寻朮发罢网 ,net 认知无线电频谱感知技术分析
摘要：认识无线电技术做为近年来通信领域的热点研究课题，是 无线通信新兴智有技术之一，它对目前频谱资源利用率较低的固定 频谱分配制度问题能系统的基本功能，在认知无线电中具有基础地位。根据检测的依 据，当前频谱感知技术类型主要可划分为两种：一种如接收信号强 度检测rssi、多分辨率频谱感知mrss等，是基于能量的检测；另 一种则包括基于信号符号构成的感知和基于信号相关特征的感知 等，这是基于特征的检测。
基于能量检测的认知无线电感知技术分析
能量检测是非相干检测，为目前使用最多，也最简单的方案。采 用能量检测，接收机可以不用预知主用户信号发射的相关特征。接 收机将信号依次通过模/数转换器、自相关运算、fft,取得接收信 号平均功率，然后再拿得到的结果和阈值进行比较，从而判断当前 信道主用户占用与否。通过增加接收机每次信号接收时间的长度， 或增加 fft 运算的点数，就能够提高能量检测准确性。不过，能量 检测虽较易实现，却也存在局限性，即对主用户信号和接收噪声不 能进行有效分离，如果工作条件信噪比相对较低其性能不够稳定。
基于匹配滤波的感知技术分析
在输入信噪比一定的条件下，采用匹配滤波器能使输出信噪比在 某一时间达到最大。这使得这种技术检测信号耗时短、效益高，从 这个意义上盾来，匹配滤波是最优的信号检测技术。但它需要待测
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信号的先验信息，这个显著的弱点，加之硬件上的相对复杂，使其 在实际感知条件下不易实现。
在信号检测理论中匹配滤波器占有十分重要的地位。对实信号s
(t)的匹配滤波器，其冲激响应如下式所示：
h(t)=ks(t0 一 t)
由式可见，匹配滤波器的脉冲响应h(t)基本为输入信号s(t)的 镜像，只不过是时间上右移，同时幅度上乘以中这一非零常数。匹 配滤波器能使输出端信噪比达到最大，但是为了匹配滤波的实现， 获得较多被检信号的先验知识是重要前提，加之其计算量相对较 大，所以这样方法通常用来检测那些发送双方都预知特征的信号。
基于信号周期平稳特征的感知技术分析
由于信号的统计量达到期望值，自相关函数等便具有周期性，这 也使得信号与噪声相较而言循环平稳特性更为明显。在己知信号自 相关函数的情况下，就能够实现信号与噪声的有效分离，也就能够 进行更为准确的感知。此外，由于信号不同，其自相关函数也是不 相同的，在已知某一信号频谱特性的前提下，那么将已知信号与其 它信号进行分离也是可实现的。这种基于信号循环平稳特征的频谱 感知更加有效，当然这需要一个重要的前提，就是已知待检信号的 循环平稳特征，且执行复杂度较高。信号的循环平稳特征检测模型 如图1所示:
图 1 信号的循环平稳特征检测模型
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如果信号是功率有限的循环平稳信号，那在时间［—t/2, t/2］上 其循环自相关函数为：
谱相关函数为:
其中，a是循环频率，s()是0 =0时信道没有信号，仅有噪声情 况下的功率谱密度，s()是待检测到信号的功率谱密度。
谱相关检测法其优点表现为：基于信号特征离散地分布于循环谱 的循环频率之中，而背景噪声与干扰在非零循环频率处不会呈现谱 相关特性，所以信号辨识能力较高。
谱相关检测法的局限则表现在：其计算量很大，且算法要使用傅 里叶变换两次对信号进行处理，其所提供的只能是对傅立叶频谱的 补充。
认知无线电频谱感知技术中的协作检测分析
由于认知用户对主用户位置信息不掌握，所以只能检测主用户可 能较为微弱的信号，这也是对主用户进行基于发射机检测的原因所 在。在大多情况下，主用户网络和认知用户在物理上是分隔开来的， 因此，认知用户在发射机检测中，无法避免因主用户接收机位置未 知而形成的干扰。认知无线电发射机与接收机之间即便是视距传 输，但由于遮蔽等客观原因，无法检测到主用户发射信号的可能也 是存在的。因此，认知无线电用户需要其他用户协作感知，也就是 从其他用户那里得到信息并进行准确检测。认知用户之间的协作检
测能够有效减少单一用户检测所带来的不确定性，从理论上来讲， 协作检测准确性更强。协作检测可在最大程度上避免阴影疚和多径 衰落造成检测性能下降的可能，即使在遮蔽环境相对严重的状态 下，也能获得较好检测概率。
协作检测结构既可以是分散式的，也可以是集中式的。所谓分布 式协同感知，是指各个节点均独立决策，只是相互交换感知信息。 协作频谱感知的影响因素不仅包括参与协作的各个节点感知性能， 还包括网络拓扑结构和数据融合方法；而所谓集中式协作感知，则 是将各个