无线通信系统传输技术探讨.doc

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1、无线通信系统传输技术探讨近年来，在我国各个生产和生活领域中均可见到无线通信技术的身影。然而，在无线通信技术的应用规模不断扩大的今天，分布式频谱资源稀缺的问题越来越突出，相关研究也没有取得突破性进展。现阶段，在我国通信进一步的发展过程中，无线频谱的缺乏成为主要的限制因素。于是，认知无线电技术应运而生，并在社会范围内得到了广泛关注。相较于传统无线电技术，认知无线电技术的最大优势在于能够有效提高频谱利用率，解决分布式频谱资源不足的问题[1]。在我国，认知无线电技术已被授权并分配给若干通信系统，但频谱资源的利用水平仍有待提升。如何在不影响授权用户通信的情况下，对授权系统所占用的空闲频段进行有

2、效利用，并以该方式全面提升系统频谱资源的使用效率，成为认知无线电技术面对的首要问题。我国对认知无线电技术的研究情况主要集中在自适应传输技术。当前，认知无线电系统具备的自适应传输技术已经基本实现，可根据环境变化动态调整传输参数。1认知无线通信系统的发展无线电技术在人类历史上的发展时间较短，直至20世纪末，国外才有相关学者系统地提出这一概念，并就无线电的基本原理展开了相关阐述。此后，随着无线电优势的不断突出和在临床实际应用中卓越价值的不断显现，越来越多的人投入无线电的研究队伍。至此，对无线电众多相关项目的研究拉开序幕。近年来，随着研究的不断深入，认知无线通信系统已成为当前无线电领域的主要

3、研究方向。首先，相较于传统无线通信系统，认知无线通信系统能够全面增加系统中可用频谱的数量，保证大量无线信息的传输，对无线传输技术的进步具有重要的促进作用；其次，认知无线通信系统的设备制造商可以为用户生产新设备，在产品销售过程中为设备制造商获得利益；最后，认知无线电技术能够为用户提供一个有效的信息传输系统，使其工作和生活更加便利、高效。2认知无线电关键技术4学海无涯2.1空闲频谱感知检测技术。空闲频谱感知检测技术即是以用户无线环境的感知为基础确定的“频谱空调”。频谱空调是指最初分配给授权用户使用但功率频带非常低且在某些时间段内未能被授权用户充分使用的频带资源。该段频率只包含低功率噪声干

4、扰的授权用户信号或者与低功率噪声干扰相似的授权用户信号，频带内部往往存在大量的空白区域，而空白区域的形成为系统使用频谱资源提供了更多可能[2]。空闲频谱感知检测技术即充分利用此空白区域，对用户频带资源使用情况进行分析和辨别，并以此为基础选择频谱通信，有效实现频谱资源的共享且不影响用户正常通信。目前，我国常用频谱检测方法主要包括匹配滤波器的检测、能量的检测以及循环平稳的检测三类。（1）匹配滤波器的检测。实质上，匹配滤波器为线性最佳滤波器，具有最大的输出信噪比，在信号检测中起着重要作用。匹配滤波器的检测属于相干检测中的一类。理论和实践经验证实，它可用于判断系统中是否存在信号，并把握最佳时

5、机输出最大信噪比，显著提高信号检测的准确性。另外，匹配滤波器也是输出SNR的最大滤波器，在信号检测方面有较大优势，具有检测准确、快速的特点。匹配滤波器也有不足，如它对授权用户的先验信息依赖较大，若用户的先验信息不准确，则检测结果的准确性和可靠性大大降低。此外，匹配滤波器的使用限制较多，在对不同类型的授权用户进行检测时，往往需要匹配特殊的接收器，导致可操作性低、应用推广难度大，使用进一步受限[3]。（2）能量的检测。在没有任何发端信息的背景下，能量检测方法是仅次于匹配滤波器检测的方法，属于信号的非相关检测。相较于匹配滤波器检测，我国对于能量检测技术的研究更加成熟。当接收器无法从主用户信

6、号获得足够信息时，能量检测便成为系统检测的首选方式。检测步骤如下。首先，在带通滤波器中接收由接收机发出的信号，然后以接收到的实际数据为依据，计算滤波器输出信号的平方值，进而将平方值与信号观察时间相结合，计算出积分。其次，将计算值与预定阈值进行比较，判断系统中是否存在信号。使用能量检测方法的频谱感测存在的主要问题是难以确定阈值，因为阈值取决于噪声功率。在实际的系统运行过程中，噪声功率会在各种因素的影响下不断发生改变。检测过程中，门限设置太高会造成部分授权用户信息遗漏，给授权用户的系统使用4学海无涯安全性与稳定性带来不利影响。门限值设置太低，会导致频谱利用率降低，不利于检测效率和效益的提

7、升[4]。此外，能量检测器只能判断是否存在信号，不能识别信号，容易在未知信号影响下得出错误的检测结果。（3）循环平稳的检测。当信噪比较低时，能量检测器无法有效区分信号和噪声，导致上述两种检测方法失效。此时，循环平稳检测的价值得以显现。在大多数无线通信应用中，信号通常来自人工周期性信号调制，一般包含循环平稳的特性。受此影响，信号的检测和估计参数可以通过计算信号的循环谱密度来执行。首先，对基带信号进行N点FFT变换，得到功率谱密度。其次，检测特征值与扩频信号[