认知无线电中合作频谱感知方法的研究论文

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1、认知无线电中合作频谱感知方法的研究毕业论文第一章绪论第一节认知无线电的研究意义和背景信息时代的到来，使得无线频谱在现代社会成为不可或缺的的珍贵资源。无线频谱目前处于主要由国家统一分配授权使用状态。且一般一个频段只供一个独立的无线通信系统使用。这一种静态无线频谱的管理方式，简单有效，避免了许多不同无线通信系统之间的相互干扰。可是这些已经被分配的授权频段和非授权频段中存在频谱资源的利用不平衡。第一，在整个频谱资源中，授权频谱就占用了很大的一部分，使得很多频段处于空闲的状态；第二，整个频谱资源中，可开放使用的非授权频段只占用很小的一部分，可在频段上的

2、用户却很多，业务量大，这些无线电频谱段，已基本趋于饱和状态。因此在信息网络和无线移动通信高速发展的现在，频谱资源的匮乏问题就越来越严重。所以，找寻更佳有效的频谱的管理方式，来充分利用不同时间，不同地域的空闲频谱，用来解决日益增长的频谱需求间的矛盾，成为现在人们不断重视的问题。为解决以上问题人们现在的基本思路就是尽可能的的不断提高现有的已分配频谱的利用率。【2】所以，人们提出了认知无线电这一概念。认知无线电的基本理念是：具备认知能力的无线通信的设备，可依照“伺机（OpportunisticWay）”方式以接入授权的频段内，且动态使用这频谱。这种出

3、现在频域、时域和空域未利用的频谱资源被称作“频谱空穴”。认知无线电（CR,CognitiveRadio）这一技术的出现发展给解决无线资源频谱的贫乏提供了一条新的路径。【3】CR是让允许认知用户自己适应感知授权频段的频谱空穴，机会式利用在时间和空间上的频谱空穴来进行信号的传输，来提高频谱的利用率。CR的核心概念是让无线通信设备具备发现存在的“频谱空穴”且能够合理有效的利用频谱空穴的能力。CR可以使无线通信系统设备不经过授权，即可使用在通信上传输性能更好，频带宽的频段。这能够平衡通信系统的成本以及性能。且带宽的无线通信系统能够具备更大动态范围的业务

4、传输特性，这正有利于在宽频段的动态范围内机会式传输。由此可得，不断引入认知的机制，不仅可以更佳有效的去提升将来无线通信系统频谱的利用率这一问题，更加可以解决无线频谱在技术和各种应用上的迫切需求。54第二节认知无线电的概念在认知无线电不断发展的历程里，人们对于认知无线电的具体定义以及它所具备的功能的认知存在不同观点。这当中最具有代表性的是以Mitola为首的，代表瑞典皇家科学院以及美国联邦通信委员会（FCC）所持的观点；其他的观点还有以Rieser为首的维吉利亚技术中心和英国伯明翰大学SimonHaykin等人他们所认为的观点。CR这一概念最开始

5、是由JosephMitola他提出的[2]，Mitola认为用软件来定义无线电（SDR,SoftwareDefinedRadio）是实现认知无线电的最理想的平台。此后，认知无线电让让软件定义无线电从盲目执行预置的程序，变换为智能去代理无线电领域。CR是指无线电其内的工作状态，他能用无线电知识描述语言（RKRL,RadioKnowledgeRepresentationLanguage），【4】通过基于用户本身需求的自动推理和网络系统智能交流。所以其核心是具备学习的能力，且能够和四周环境来交换信息，能够感知及利用在这个空间上的可用频谱，它能够降低甚

6、至限制冲突的发生。所以它的认知功能实现主要是在应用层或者更高层。FCC他们提出的认知无线电则是相对简化的一个版本，它只建议只要是可以具备自适应感知能力的某种任何无线电都能够叫做认知无线电。他们提出去采取认知无线电技术以实现开放频谱系统，就是让合法的授权用户具备优先权，那些具备认知功能的非授权用户则可以在不影响授权用户的前提下机会式接入。另一位科学家Rieser[3]则认为Mitola他所提出的那基于人工智能的认知系统，会受限于硬件或平台自身的计算能力，并且它不能适应快速变化的网络。所以他们指出认知无线电不一定非需要软件定义无线电来支撑，他们根据

7、基于遗传算法的生物启示认知模型来对传统无线电的系统物理层和介质接入控制层（MAC）去进行建模，发现它更适用可在快速部署的灾后应急通信系统。一位教授SimonHaykin[4]结合Mitola和FCC他们对认知无线电的观点，终于在2005年里又一次重新定义了认知无线电的概念。他的观点表示，认知无线电是个智能的无线通信系统，不但可以感知四周的环境，而且能够利用智能技术在周围环境里学习，再通过及时的改变系统操作参数（如传输的功率、调制技术以及载波的频率），来使内部能够适应无线信号变化，它能够在任一时间、任一地点高度可靠的去通信，有效的利用频谱。第三节

8、认知无线电技术的国内外发展现状认知无线电这一技术的实现离不开频谱管理政策的支持。这些几年很多频谱政策管制部门，像美国联邦通信委员会（FCC）就对认知无