認知無線電中及其頻譜感知技術研究演示文檔

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.,認知無線電中的頻譜感知技術研究,姓 名:丁勝建 學 號:P201002061,.,1 研究背景 2 什么是認知無線電 3 認知無線電中的關鍵技術 4 頻譜感知技術 5 結束語,.,隨著無線通信需求的不斷增長,當前固定的頻譜分配政策已不能滿足人們的需求,因此人們提出了認知無線電技術,可以從時間和空間上充分利用那些空閑的頻譜資源,從而有效解決了頻譜資源的不足,提高頻譜資源的利用率。 認知無線電的基本出發(fā)點就是：在不影響授權頻段的正常通信的基礎上,具有認知功能的無線通信設備可以按照某種機會方式接入授權的頻段內，并動態(tài)地利用頻譜。,研究背景,.,什么是認知無線電？,認知無線電又被稱為智能無線電，它以靈活、智能、可重配置為顯著特征，通過感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術從環(huán)境中學習，有目的地實時改變某些操作參數(shù)(比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等)，使內部狀態(tài)適應接收到的無線信號的統(tǒng)計變化，從而實現(xiàn)任何時間、任何地點的高可靠通信以及對有限的無線頻譜資源進行高效地利用。 認知無線電的核心思想是通過頻譜感知和系統(tǒng)的智能學習能力，實現(xiàn)動態(tài)頻譜分配和頻譜共享。,.,認知無線電中的關鍵技術,頻譜感知技術 頻譜分析技術 自適應頻譜資源分配技術 動態(tài)信道分配技術 自適應功率控制技術,.,頻譜感知技術,頻譜感知技術是指認知用戶通過各種信號檢測和處理手段來獲取無線網絡中的頻譜使用信息。 從無線網絡的功能分層角度看，頻譜感知技術主要涉及物理層和鏈路層，其中物理層主要關注各種具體的本地檢測算法，而鏈路層主要關注用戶間的協(xié)作以及對感知機制的控制與優(yōu)化。,.,頻譜感知是認知無線電系統(tǒng)的基本功能,是實現(xiàn)頻譜管理﹑頻譜共享的前提。CR中的頻譜感知包含兩個方面，帶內檢測和帶外檢測。從用戶工作時必須頻繁對當前工作頻段和其他頻段進行感知操作。對當前工作頻段感知的目的是檢測是否出現(xiàn)主用戶。當出現(xiàn)主用戶時進行快速的規(guī)避，放棄對當前工作頻段的占用，避免對主用戶形成干擾。對其他頻段感知的目的是對周圍其他頻段的頻譜使用狀況進行測量。一方面在當前工作頻段不可用時，可以及時切換到其他可用的工作頻段，另一方面，可以利用新的可用頻譜資源擴展工作頻段，從而提高傳輸速率和網絡的容量。,.,頻譜感知的方式一般包括：發(fā)射源檢測，合作檢測和干擾檢測等。,如下圖所示：,.,發(fā)射源檢測技術比較,1 匹配濾波器檢測 所謂匹配濾波器是指輸出信噪比最大的最佳線性濾波器。 優(yōu)點：接收信噪比最大化，由于相關運算耗時較少且可達到較高的處理增益，因此只要信噪比達到一定的門限即可實現(xiàn)檢測。 缺點：需要主用戶在物理和MAC層的先驗知識，解調信號需要同步相干檢測，計算較復雜，因為對于每個特定的主用戶需要一個專用的接收機。 匹配濾波法只能應用于對授權用戶信息比較了解的頻譜環(huán)境當中，當不能預先知曉主信號的信息時無法采用該檢測方法。,.,,2 能量檢測 能量檢測法是一種比較簡單的信號檢測方法，屬于信號的非相干檢測，直接對時域信號采樣值求模，然后平方即可得到；或利用FFT轉換到頻域，然后對頻域信號求模平方也可得到。它無需知道檢測信號的任何先驗知識，對信號類型也不作限制。 優(yōu)點：非相干檢測，簡單易用，提高了SNR，是目前最主要的檢測主用戶的手段。不需要知道信號的先驗信息，在實現(xiàn)上也非常簡單。 缺點：性能容易受到噪聲功率不確定性的影響；無法區(qū)分調制信號,干擾信號和噪聲信號，即使門限值可以自適應設定，對于帶內干擾，它仍會產生誤判，而且無法利用干擾對消；在低信噪比的情況下，信號淹沒在噪聲中，用能量檢測法的局限性很大；不能用于擴頻信號(包括直接序列擴頻和調頻信號)的檢測。,.,3 周期平穩(wěn)過程特征檢測 優(yōu)點：信號冗余的突出特征使得信號有了選擇的余地。抗噪聲性能好，不受噪聲功率不確定性因素的影響。循環(huán)平穩(wěn)檢測比能量檢測有更好的魯棒性。 缺點：計算量大，需要很長的觀察時間。,.,發(fā)射源檢測技術比較,.,結束語,認知無線電的核心思想就是使無線通信設備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用所發(fā)現(xiàn)的“空洞”的能力。值得指出的是認知無線電技術不但引起了學術界的相當關注，工業(yè)界對如何將其應用于實際通信系統(tǒng)也產生了濃厚的興趣。但是要真正實現(xiàn)認知無線電技術還需解決包括頻譜檢測技術、自適應頻譜資源分配技術和無線頻譜管理技術等關鍵技術問題。,.,謝 謝,