认知无线电的频谱检测技术资料
OFDM中认知无线电频谱检测
OFDM中认知无线电频谱检测摘要：简述了认知无线电的背景和概念,介绍了认知无线电常用的两种检测方法：匹配滤波器法和能量检测法。
针对认知无线电和OFDM系统的特性提出了认知OFDM系统授权用户检测方法，该方法是基于OFDM的能量检测法。
仿真表明通过选择适当的判决门限可以使系统总的误检概率最小，并通过感知时间优化，可以有效地提高认知OFDM系统的信道传输效率。
关键词：认知无线电； OFDM；匹配滤波器法；能量检测法；感知时间无线电通信频谱是一种宝贵的资源，目前采用的是基于频谱授权的静态频带分配的原则。
随着无线通信技术的高速发展，无线电用户数量急剧增加，频谱资源贫乏的问题日趋严重。
认知无线电基于软件无线电，是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术[1]。
具有认知功能的无线通信设备可以感知周围的环境，并能根据输入激励的变化实时地调整其传输参数，在有限信号空间中以最优的方式有效地传送信息，以实现无论何时何地都能保证通信的高可靠性和无线频谱利用的高效性。
认知无线电的一个认知周期要经历3个基本过程：感知频谱环境、信道识别、功率控制和频谱管理。
认知无线电技术最显著的特征是能够感知并分析特定区域的频段，找出适合通信的“频谱空穴”，利用某些特定的技术和处理，在不影响已有通信系统的前提下进行工作。
因而,认知无线电系统传输信号时首先要感知该地无线电频谱环境，即频谱检测和“频谱空穴”搜寻与判定[2]。
下一代移动通信的链路层调制方式主要采用OFDM形式，因此认知无线电与OFDM系统之间的频谱共享已是必然趋势。
OFDM 的多载波调制技术以及自适应型功率分配给认知无线电更带来了巨大的灵活性。
本文采用能量检测法，将认知无线电频谱空穴检测与OFDM相结合，提出了一种多载波检测方法。
1 认知无线电信号检测方法 1.1 匹配滤波器检测法匹配滤波器是信号检测中的一种比较常用的方法，它能使接收信号的信噪比最大化。
在认知无线电设备中使用匹配滤波器，实际上完成的是解调授权用户的信号，这样认知无线电用户就要知道授权用户的物理层和媒体控制层的信息：调制方式、时序、脉冲形状、封装格式等，利用这些信息来实现与待检测信号在时域和频域上的同步，从而解调信号[3]。
基于认知无线电的频谱检测算法研究
基于认知无线电的频谱检测算法研究基于认知无线电的频谱检测算法研究摘要：随着移动通信的迅速发展，无线通信系统对频谱资源的需求不断增加。
然而，频谱资源是有限的，因此有效地管理和利用频谱资源变得至关重要。
认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，通过对无线电频谱进行实时感知和学习，可以实现对频谱资源的高效利用。
频谱检测算法是CR系统中的重要组成部分，它负责探测并识别当前可用的频谱。
本文首先介绍了认知无线电和频谱感知的基本概念，然后分析了目前常用的频谱检测方法及其存在的问题。
接着，本文详细介绍了几种基于认知无线电的频谱检测算法，并对其进行了比较和分析。
最后，本文对未来的研究方向给出了展望。
关键词：认知无线电、频谱感知、频谱检测、算法、无线通信1.引言随着移动通信的快速发展，无线通信系统对频谱资源的需求不断增加。
然而，频谱资源是有限的，因此需要有效地管理和利用频谱资源。
为了提高频谱利用效率，认知无线电技术被广泛应用。
认知无线电是一种智能无线通信技术，它通过对无线电频谱进行实时感知和学习，可以实现对频谱资源的高效利用。
2.认知无线电和频谱感知2.1认知无线电认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种利用智能无线电设备和技术解决频谱资源短缺问题的技术。
CR设备具有自适应、自动化和智能化的特点，能够对无线电频谱进行实时感知、学习和决策，以实现对频谱资源的高效利用。
2.2频谱感知频谱感知是CR系统中的关键技术之一，它负责对无线电频谱进行实时感知、分析和识别。
通过频谱感知，CR设备可以获取当前可用的频谱资源，以便选择合适的频谱进行通信。
3.常见的频谱检测方法及问题分析目前，常见的频谱检测方法包括能量检测、周期性检测、协方差检测等。
然而，这些方法都存在一定的问题。
能量检测方法容易受到噪声的影响，周期性检测方法对信号的周期性要求较高，协方差检测方法对信号的统计特性要求较高。
无线电频谱监测技术的研究与应用
无线电频谱监测技术的研究与应用一、前言随着社会科技的不断进步，无线通信技术的应用越来越广泛。
为了保障无线通信的安全和有序，无线电频谱监测技术的研究与应用也变得越来越重要。
本文将介绍无线电频谱监测技术的基本概念、研究内容和应用领域。
二、无线电频谱监测技术的基本概念无线电频谱是指在电磁波谱中，用于通信和广播等无线电设备所使用的一段频率范围。
频率的使用权在不同国家和地区都是有规定的，并由相关部门进行管理和监测。
无线电频谱监测技术就是指对一定的频谱范围内的无线电信号进行监测、分析和处理，以保障通信的合法性和有序性。
无线电频谱监测技术的基本概念还包括以下几个方面：（1）频谱监测：指对一定的频率范围内的无线电信号进行监测，包括信号的频率、幅度、带宽等参数。
（2）频谱分析：指对监测到的信号进行分析，包括信号类型、调制方式、传输速率等参数，以了解无线通信的具体情况。
（3）频谱处理：指对监测到的信号进行处理，包括抑制无线电干扰、发现非法信号、认证有线电台等功能。
三、无线电频谱监测技术的研究内容无线电频谱监测技术包括信号的监测、处理和分析，其具体研究内容如下：（1）频谱监测技术的建设与测试：建设和测试无线电频谱监测系统，包括监测设备的研究、开发和测试，实现频谱监测系统的高效稳定运行。
（2）无线电频谱数据的处理与分析：研究无线电频谱数据处理和分析方法，包括频谱数据的滤波、降噪、解调、提取等技术，实现对无线通信信号的详细分析。
（3）频谱信号分类与识别技术：对监测到的信号进行分类和识别，包括信号类型、调制方式、传输速率等参数的分析和识别，以区分合法信号和非法信号。
（4）频谱干扰监测与抑制技术：对监测到的干扰信号进行分析，并采取必要措施进行抑制和消除，以保障无线通信的稳定性和可靠性。
四、无线电频谱监测技术的应用领域无线电频谱监测技术可以应用于以下领域：（1）电信监管：通过频谱监测技术，监测和控制无线电频谱的使用，保障信号的安全和有序性。
认知无线电频谱感知技术研究
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认知无线电单节点频谱检测算法研究
认知无线电单节点频谱检测算法研究认知无线电（Cognitive Radio，CR）是一种智能无线通信技术，旨在通过感知和适应无线电频谱环境来提高频谱利用效率。
频谱检测是CR中的一个重要环节，它通过对频谱进行监测和分析，确定可用频谱资源，为CR节点提供可用频谱进行通信。
在传统的频谱检测算法中，由于频谱环境的复杂性，往往需要大量的计算资源和时间来完成频谱扫描和分析，这给CR节点的实时性和效率带来了挑战。
为了解决这个问题，研究者提出了基于能量检测的频谱检测算法。
基于能量检测的频谱检测算法是一种简单且高效的方法。
该算法通过比较接收到的信号能量与预设的能量门限值，来判断频谱是否被占用。
当能量超过门限值时，认为频谱已被占用；反之，则认为频谱可用。
该算法不需要事先了解信号的特性，适用于不同类型的信号。
然而，基于能量检测的频谱检测算法也存在一些问题。
首先，由于无线信号在传播过程中会受到多径衰落、噪声等影响，信号的能量会有一定的波动，这可能导致检测结果的误判。
其次，频谱检测需要消耗一定的能量和计算资源，这对于能量有限的CR 节点来说是一种浪费。
为了解决上述问题，研究者提出了一种改进的频谱检测算法。
该算法结合了能量检测和其他检测方法，如周期性检测、相关性检测等，通过多个检测结果的综合判断，提高了频谱检测的准确性和可靠性。
同时，该算法根据CR节点的能量状况和通信需求，动态调整检测的频率和深度，以实现能量和计算资源的有效利用。
实验证明，改进的频谱检测算法在提高频谱检测准确性的同时，也降低了计算和能量消耗。
与传统算法相比，该算法能够更快速地检测到可用频谱，提高CR节点的实时性和效率。
综上所述，认知无线电单节点频谱检测算法是CR技术中的关键环节。
基于能量检测的算法简单高效，但存在一定的误判和资源浪费问题。
改进的频谱检测算法通过综合多种检测方法和动态调整策略，提高了频谱检测的准确性和可靠性，并降低了计算和能量消耗。
这将为CR技术的实际应用提供更好的支持和保障。
认知无线电频谱检测研究
本文假设发送信号为B P S K信号，信道噪声为加性高 斯白噪声，为了方便比较，分别做了以下两组仿真加以 说明。第一组仿真是在噪声确定的条件下，对检测概率 与信噪比之间关系进行的仿真；第二组仿真是噪声不确 定度x分别取0d B、1d B、2d B，虚警概率 pf 取1%时，对 检测概率及信噪比之间关系进行的仿真。
0 前言
随着无线通信技术的飞速发展，无线电应用越来越 广泛，可用频谱资源也越来越稀缺。目前，绝大多数频 谱资源是采用固定分配的模式，由各国频率管理部门分 配特定的授权频段(Licensed Frequency Bands，LFB)，以 供不同的业务使用。
认知无线电(C o g n i t i v e R a d i o，C R)的概念最早由 M i t o l a博士于1999年提出。它通过对频谱环境的感知， 将特定时间、空间上的空闲频谱分配给未授权用户。这 种动态的频谱共享方式能大大提高频谱利用率。
频谱检测是认知无线电的关键技术，C R用户必须实 时监测频谱变化，以避免与授权用户发生“碰撞”。频 谱检测的精度和可靠度决定了是否会侵害授权用户的正 常通信。常用的频谱检测方法有能量检测法、匹配滤波 器检测法以及循环特征检测法等。
1 常用频谱检测算法的原理
1.1 能量检测
基于能量检测的频谱感知方法是一种常用的频谱 感知方法，它属于信号的非相干检测方法范畴。基于能 量检测的频谱感知方法可以用二元假设检验问题进行建 模，模型如下所示：
通常取1，此时，最大输出信噪比 ρmax =2E/N0，其中，E 为信号s（t）的能量。由传递函数可知，匹配滤波检测 是对已知信号进行检测。
A W G N信道下对已知信号进行检测的虚警概率 pf 及
认知无线电中的频谱感知技术的研究
认知无线电中的频谱感知技术的研究频谱感知技术（Spectrum Sensing Technology）是无线通信领域中的一项关键技术，用于实时监测和掌握无线电频谱利用状况。
在实际应用中，频谱感知技术可以帮助无线通信系统在频谱资源有限的情况下更高效地利用频谱，提高通信质量和吞吐量。
频谱感知技术主要包括两个方面的内容，即频谱监测（Spectrum Monitoring）和频谱分析（Spectrum Analysis）。
频谱监测主要用于监测和探测频谱中的信号活动，通过收集并分析频谱中的信号信息，获取频谱利用的实际情况和空闲频段的位置。
频谱分析则是对收集到的频谱信息进行分析，从而获得更为详细的频谱利用情况，包括信号类型、功率水平等参数。
频谱感知技术的研究主要包括以下几个方面：1.频谱探测算法的研究：频谱探测算法是频谱感知技术的核心，主要用于对频谱进行探测和监测。
目前常用的探测算法包括能量检测、周期性检测、协方差检测等。
研究者通过改进和创新算法，提高频谱探测的灵敏度和准确性，从而更好地感知频谱环境。
2.频谱数据库的构建和管理：频谱感知技术需要依赖频谱数据库来存储、管理和查询频谱信息。
研究者需要设计合理的数据库结构，确保频谱信息的高效存储和查询。
此外，频谱数据库还需要支持实时更新，保持频谱信息的时效性。
3.多传感器协同感知：通过多个传感器的协同感知，可以提高频谱感知的全局性和鲁棒性。
多传感器协同感知可以通过传感器部署优化、传感器选择算法优化等方式实现，研究者需要探索合适的方法和算法，提高系统的感知性能。
4.频谱共享与动态频谱分配：频谱感知技术可以帮助实现频谱资源的共享与动态分配。
研究者需要借助频谱感知技术，实现对频谱的实时监控和调度，从而实现频谱资源的高效利用。
此外，研究者还需考虑频谱共享和动态频谱分配对无线通信系统性能的影响，并提出相应的优化策略。
5.频谱感知技术在无线电认知网络中的应用：无线电认知网络是基于频谱感知技术的一种新型无线通信网络，可以通过感知频谱，智能地分配和共享频谱资源。
认知无线电频谱合作检测技术
法有 能量 检 测算 法、联 合前 向能 量检 测算 法 、协 方差 检测 算 法、 匹配 滤波 器检 测算 法 、 循环 平稳 特 征算 法 、 时相 关检 测算 法等 ， 延
单 个用 户 的 Ｐ Ｄ将趋 近 于零 。 １３合 作检 测模 型 ． 假 设 发 射 信号 衰 落 服 从 高斯 分布 ，不 同认 知 用 户 的通 信 信
， １１ １ ．． 分布 式检 测 （ 散 式检 测 ） 分 ：多径 衰 落 和 阴 影 衰 落都 道 是相 互独 立 的。如 果发 送 一个 信号 Ｘ 接 受信 号 Ｙ的表 达式 为：
＝
１ （一 ） 一１
（．．） １ １ ２
其 复杂 度 低 ，技 术 也 较 成熟 ，易 于 实现 。 但 其性 能会 随 着 多径
和 阴影 衰 落 引起 的 接 收 信号 强度 的 减 弱而 降低 。 为 了达 到 精确
＝
１ （ 尸） 一１ ｒ 一
（．． １ ２ ２ ）
的检 测 就 需 要 用其 他 用 户 的感 知 信 息 ，合 作 检 测把 多个 节 点 的
ＣＲ用 户 检 测 性 能 的 要 求 会 随 着 Ｎ 的 增 大 而 降 低 。 当 Ｎ一 。 。，
ｌ 、合 作 检 测
１ １ 作检 测 方式 ．合 合作 检测 可分 为分 布 式和集 中 式 “ 两种 协作 方 式。 会影 响 单 一检 测 器 的 检 测性 能 。 由于 所 有 检 测器 都 位 于 深 衰落 的概 率 非 常低 ，很 多研 究者 倾 向 于采 用 分 布 式感 知 方 法 来提 高
基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究
基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究王正（安徽省无线监测站，安徽合肥230088）摘要:随着社会的进步,科学技术的不断提升,促进了无线电监测技术的飞速发展,使其内容更加的丰富,出现了越来越多先进的技术,其中包括了认知无线电频谱检测技术,这项技术的出现进一步提高了无线电检测技术的性能，更好地对信号干扰源进行定位,为无线电更好的传播提供了一定帮助。
为了使人们对这项技术更好的了解，本文对基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测进行了研究，首先，对无线电监测技术进行了简单的分析，然后具体的对认知无线电频谱监测技术进行了探讨，为推动我国无线电技术更好发展贡献出自己的一份力量。
关键词:无线电监测技术；认知无线电；频谱检测技术中图分类号:TN014文献标识码:A文章编号:1673-1069(2017)05-178-2督办、反馈、销号等签收时间、签收人和签收意见等具体内容。
如果在销号时限内未完成销号，则该信息显示为红色，表示逾期未销号。
④系统用户登录后，系统页面自动提示需要办理信息数目，以提示用户所在部门和个人需要签收、反馈、督办、销号信息数目，用户可根据提示及时处理相关信息。
3.3信息查询系统设置信息查询功能，可供用户查询各类安全生产信息。
系统提供各类信息查询功能菜单，可以根据信息相关内容进行查询，如发生时间、销号时间、问题类别、责任部门等信息字段。
系统同样以列表形式展现所有符合条件的信息，并且分页显示以利于查看。
查询的信息列表可以根据用户要求按照指定相关字段导出Excel列表和Word报表。
4系统数据分析系统实现以信息类别、时间段等信息字段，对一段时间内的信息进行统计归类，并以百分比饼图显示。
设定信息起止时间与信息分类筛选的预设条件（信息类别分为三级，可以按照级别进行筛选）后，界面上将显示选定时间段内的全部信息百分比饼图，根据预设条件的不同，百分比饼图产生不同的变化，可以供用户查询各类安全生产信息的统计汇总情况并生成汇总结果图表。
认知无线电频谱感知若干关键技术研究
认知无线电频谱感知若干关键技术研究认知无线电频谱感知若干关键技术研究摘要：无线电频谱资源的有效利用成为了现代通信技术中的重要问题之一。
认知无线电（CR）技术通过频谱感知技术可以有效地提高频谱利用效率。
本文主要针对认知无线电领域中的频谱感知技术进行了综述和研究。
首先介绍了频谱感知的基本原理和概念；然后详细讨论了频谱感知中的关键技术，包括能量检测、周期检测、循环谱估计等；接着探讨了频谱感知的算法和优化方法，并对不同场景下的频谱感知技术进行了比较和分析；最后，总结了频谱感知技术的发展趋势和挑战。
关键词：认知无线电、频谱感知、能量检测、周期检测、循环谱估计、算法、优化方法。
一、引言在现代通信系统中，频谱资源的稀缺性成为了制约通信技术进一步发展的一个重要因素。
传统的无线电通信系统采用静态分配的频谱资源，很难有效利用频谱资源。
而随着无线通信技术的发展和用户数量的增加，对频谱资源的需求也不断增加。
因此，如何高效地利用频谱资源成为了无线通信技术研究的焦点之一。
为了解决频谱资源利用不足的问题，认知无线电技术应运而生。
认知无线电技术是指通过对周围环境和频谱资源的感知来实现对频谱资源的动态分配和管理。
其中，频谱感知技术是认知无线电技术的核心。
频谱感知是指通过对周围环境中的电磁信号进行感知和分析，从而获取空闲频谱资源的技术。
频谱感知技术可以实时地检测和识别无线电频谱的使用情况，根据感知结果进行频谱资源的优化配置，从而提高整体的频谱利用效率。
频谱感知技术不仅可以提高频谱利用效率，还能够降低无线电频谱干扰的风险，提高通信系统的性能指标。
二、频谱感知的基本原理和概念频谱感知的基本原理是通过对周围环境中的无线电信号进行采样和分析，获取频谱资源的使用状态。
在频谱感知中，主要需要进行信号的能量检测、周期检测和循环谱估计等。
1. 能量检测能量检测是频谱感知中最基本的技术之一。
能量检测的原理是通过对接收信号的能量进行检测，从而判断该频率上是否有信号存在。
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谱相关函数能区分噪声能量和已调信号能量。 计算复杂度高，需要较长的观测时间。
式中：X T t , v
x u e
j 2 vu
du, 为周期频率
2.2合作检测
无线环境中存在路径损耗、 阴影效应和多径效应等问 题。 如果存在严重的阴影衰落，CR用户无法检测到主发射 机信号，可能会对住用户造成严重干扰，CR用户间应 进行信息共享。 合作检测可通过中心式或分布式的方式实现。 中心式方式中，CR基站是中心站，收集各个CR用户的 监测信息从而检测频谱空穴。 分布式方式中，各CR用户之间相互交换信息。 缺点是需要额外操作，为实现信息共享而引入二外的 信息流量。
由此基本假设，有3种方法可用于发射机检测。
2.1.1匹配滤波器检测
匹配滤波器要求已知主用户信息，包括调制方 式、脉冲形状和数据包格式等。 优点是能以较少的计算时间获得较大的处理增 益。 缺点是要为每一个主用户信号设计专门的接收 机。
2.1.2能量检测
能量检测不需要知道授权用户的先验知识，只 需测量频域或时域上一段观测空间内接收信号 的总能量来判决是否有授权用户出现，是目前 应用最广的一种频谱检测方式。 缺点是检测门限设置较困难。
2频谱检测的方法
2.1发射机检测（非合作检测） 2.2合作检测 2.3接收机检测 2.4基于干扰温度的检测
2.1发射机检测
最有效的方法是检测周围是否有主用户在接收 数据，然而实际中直接测量主发射机和主接收 机之间的信道很困难。 通常的方法是检测某一频带内是否有主发射机 信号。 H0 : x t n t 基本假设： H1 : x t s t n t
X(t)
BPF
平方
积分
门限 比较器
判决
2.1.3周期平稳特征检测
已调信号通常包含正弦载波、脉冲串、扩频序列 或循环前缀，由此导致已调信号具有内在的周期 性。 常用谱相关函数来分析周期平稳信号的特性。 t /2 1 1
S x f lim lim
X T t , f X T t , f dt T t t T 2 2 t /2
1.38 1023W / Hz / K
干扰温度模型在接收机处设定干扰温度极限， 用来表示接收机所能承受的最大干扰范围。只 要CR用户的信号传输能保证注解手机的干扰 温度在这一范围内，CR用户就可以使用相应 频带。 这种模型实现的最大困难在于如何有效测量干 扰温度。由于主接收机通常是被动的，CR用 户无法知道主接收机的具体位置。
2.4基于干扰温度的测量
干扰温度是接收天线处射频功率（发射机和噪 声源产生的信号功率）的一种度量。单位为K， 定义如下 Pt f c , B Tl f c , B
kB
P 式中： f c 为中心频率、B为带宽的 t f c , B 为以 频谱内平均功率；k为Boltzman常数，其值为
在1992年5月美国电信系统会议上，Jeoeph Mitola首次提出了软件无线电的概念。 软件无线电是指采用固定不变的硬件平台，通 过软件重构升级来实现灵活多变的通信体制和 通信功能的无线电系统。
认知无线电
认知无线电概念最早是由瑞典Joseph Mitola 博士于1999年8月提出的，是对软件无线电功 能的进一步扩展。 认知无线电可以感知周围电磁环境，自适应调 整传输参数（通信频率、发射功率、调制方式、 编码体制等），动态接入暂时闲置的频带，有 效利用频谱空穴。 主用户和CR用户
2.3接收机检测
在无线电接收机结构中，本地震荡器(LO) 要对射 频信号进行变频，将信号从高频转换到中频，在 这个转换频率的过程中，一些本地振荡器的能量 会通过天线泄露，CR用户能检测到LO泄漏，就 能得到主接收机使用的频带信息。 放置在主用户的接收机附近安装小型、 低功耗的 传感器节点，可以检测到本地振荡器的能量泄露， 从而判决接收机正在使用的信道情况，再将判决 信息通过独立控制信道反馈CR。 这种方法是基于主用户主动检测的前提。
1.3频谱检测技术
要实现动态频谱接入，首要问题是频谱检测技术， 通过感知并分析特定区域的频段，找出适合通信 的 频谱空穴。 待查的频段分为3种不同的情况：黑空：存在高 功率的干扰；灰空：存在低功率的干扰；白空： 仅存在环境噪声量，包括热噪声、 瞬时反射、 脉冲噪声等。 频谱检测的任务就是查找适合认知无线电业务的 白空，同时对工作频段在黑空（或灰空）和白空 之间的转变进行监测。
认知无线电中的频谱检测技术
1、认知无线电的概念 2、频谱检测技术
1.1认知无线电提出的背景
通信的发展尤其是移动通信的迅速发展，无线 系统和通信服务的不断升级，无线电的硬件设 备不断更新。 频谱资源的日益紧张和使用上的浪费。 基于软件无线电基础上提出的认知无线电概念
1.2软件无线电的概念
频谱检测是认知无线电的关键技术。 通常，CR网络包含多个CR用户和主用户，甚 至需要和其他CR网络竞争使用频谱，增加了