认知无线电技术论文篇二

认知无线电信号调制识别技术

[摘 要]认知无线电能够感受到周围的环境并依据环境中的信息对自身参数进行改变以提升服务的质量，其信号的调制类型识别有着十分重要的作用。信号的调制类型识别可以给无线电系统提供一定的参数例如工作频率、调制方式等等，促使无线电系统拥有重新配置的性能，并实现智能通信。本文主要研究了认知无线电信号的调制识别技术，希望能够起到一定的作用。

[关键词]认知无线电 信号 调制识别

(资料图片仅供参考)

中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)02-0390-01

认知无线电系统能够连续地对外部环境的调制方式、传输功率等多种传输参数进行感知，并进行分析、学习以及判断，然后再通过重新配置选择科学合理的工作频率、调制方式等等。伴随着现代通信技术水平的不断提升，为了使大部分用户的需求都能够得到满足，当前的无线电系统充分地应用了信道容量，通信信号采用了不同的调制方式，以为之后的信号处理提供依据。

1 认知无线电的简介

当今时代，无线电用户日益增加，这就导致了无线通信业务量的急速增长，使可用频谱资源变得愈发匮乏。为了解决这个问题，认知无线电技术应运而生。认知无线电技术的基本理论是：非授权用户在感知无线电环境发现频谱空洞之后，通过对信道环境的分析来调整一部分传输参数，在不对授权用户造成干扰的前提下接入频谱，以提升频谱利用率。

1.1 认知无线电的特点

认知能力，即无线电技术能够通过对周围环境的了解来捕捉并感知信息，换句话说，就是认知无线电能够在对频带信息进行检测的基础上发现频谱空穴，并对可用频谱空穴的特点进行分析，最后依据频谱的特征以及用户的需求选择合适的频段。无线电环境是伴随着时间和空间不断发生变化的，授权用户的出现及离开都可能会造成可用频带的变化，因此认知无线电系统必须实时跟踪监测并分析频带占用的变化，保证授权用户的正常操作。认知无线电的重新配置能力指的是能够不变更任何硬件部分而改变传输功率、调制方式等发射参数来与无线环境的变化相适应，保证正常的通信能力。不论是认知无线电的感知能力还是重新配置能力，都必须要了解信号的每一项参数并作出科学合理的判断，实现智能通信。认知无线电的自动调制解调能力能够促使系统依据可用频谱来变更各项参数，完成频谱的动态接入，提升频谱的利用率。

1.2 认知无线电的其他关键技术

认知无线电的概念自从被提出之后就收到了社会各界的广泛关注，国内外许多研究机构都在通过多种手段努力研究。在我国，当前在研究无线电时主要涉及到的领域是可用频谱资源的检测、动态频谱感知以及分配机制及系统和协议框架。

通常来说，认知无线电的关键技术包括频谱检测、动态频谱管理、传输功率控制以及原始用户检测。对于认知无线电技术来说，频谱检测占有着基础的地位，为了避免对授权用户产生干扰，认知用户必须要能够检测到授权用户的出现，要求认知用户能够随时侦听频谱来提升检测的可靠性，可靠检测概率必须在99%以上。动态频谱管理是以频谱检测为基础来对频谱进行分析及决策，依据每个用户的不同需求来选择最优的信道来提升利用率。传输功率控制能够在很大程度上解决授权用户和非授权用户共享频谱时可能会发生的冲突问题，达到授权用户在不被干扰的情况下尽可能接入较多的非授权用户。原始用户检测的作用时是尽最大能力避免非授权用户强行占用一部分因信号较为微弱而不能够被认知无线电系统及时检测到的授权用户的频谱。这也能够在很大程度上保证授权用户能够进行正常的通信。

2 认知无线电的应用趋势

依据认知无线电技术的主要作用，该技术通常应用在授权频段的电视广播频段以及蜂窝移动通信频段。特别是在广播频段中应用时，认知无线电系统能够较好地利用频谱中空闲的部分以提升频谱利用率。应用在蜂窝移动通信系统时能够促使移动用户科学合理地共享频谱，解决空闲时段频谱浪费问题。

因为超宽带系统的应用面临着周围窄带无线通信系统的干扰，同时也会对周围的环境造成干扰威胁。同时其自身拥有着较宽的工作频谱，又能够进行测频，因此将UWB系统同认知无线电相结合是未来无线通信的发展方向之一。

3 调制识别的基本理论

通信的目的是保证通信系统能够较为科学准确地传输信息。伴随着当代的人对通信提出的越来越多的要求，通信技术有了较大的提升，无线环境也变得更加复杂，信号的调制方式也慢慢增多。当前的局面是多体制通信并存，因为在不同的体制下调节方式存在着一定的差异，这就需要科学地分辨不同调制方式的信号。通信信号调制识别技术能够自动分辨出不同调制方式的信号，这对于研究无线电接收机和调制解调器就有着十分重要的作用。

在通信系统中，调制是一个重点环节，因为从消息变换过来的原始信号有着频率较低的频谱分量，在大部分信道中不能够直接进行传输。而调制是在处理了信号源的信息之后并将其加到载波之上，使其变成能够在信道中进行传输的形式的过程，总的来说就是使载波随着信号的变化而进行改变的技术。实际上，调制就是通过改变信号的载波即所传输消息的载体信号的某个或是几个参量，促使其伴随着基带信号幅度的变化而进行更改来实现的。而解调则是在载波中提取出基带信号信息来促进预定的接受者的理解并进行深入的处理的过程。

调制识别是在先验知识缺乏或是前提条件较少的情况下，通过分析研究接收到的各种信号来准确地判断信号应用的调制方式及其他的调制参数，给深入的信号处理提供必要的信息。

当代的调制识别手法通常分为两种：一是判决论方法，而是统计模式识别方法。判决论方法需要得到一定的先验信息的支持，通过概率论以及假设检验理论完成调制方式识别这一过程，这种方法计算的过程比较复杂但是在分类的方面则较为容易。模式识别不需要统计先验概率，而是通过提取特征来表示出不同调制方法之间存在的差异，通过设计一个科学合理的分类器在对所提取的特征参数进行应用实现调制识别。因为实际中的信号调制识别通常是盲识别问题，因此一般来说应用模式识别方法。

认知无线电技术是为了解决当前频谱资源利用率较低的问题，通过较为科学合理的手段来寻找可用频谱来提升频谱利用率以达到完成智能通信的目标的新技术。认知无线电系统想要实现智能通信，就必须了解周围环境中的各项参数，通过一系列的手段配置较为合理的调制方式等参数完成建立连接，这样才能在社会各个领域发挥认知无线电的实际作用。

参考文献

[1] 谢勇.无线电信号的调制识别研究[J].中国新通信，2014，(8)：100-101.

[2] 高文欢.浅析无线电信号通用解调和调制识别技术[J].中国无线电，2015，(3)：61-62.

[3] 任婧婧，王华奎，谢印庆等.一种新的软件无线电信号调制识别技术[J].有线电视技术，2005，12(24)：42-44.

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认知无线电技术是解决目前频谱利用率低的重要技术，下面是小编为大家整理的认知无线电技术论文，希望你们喜欢。

认知无线电技术论文篇一

认知无线电技术研究

【摘 要】认知无线电技术是解决目前频谱利用率低的重要技术，它允许认知无线电用户使用当前未使用的频段进行通信。本文首先简要介绍认知无线电技术的有关概念，然后分析了认知无线电应该具备的一些主要功能，最后对认知无线电的一些关键技术如频谱检测、频谱分配、功率控制等进行分析。

【关键词】认知无线电 频谱检测 频谱分配 功率控制

一、认知无线电的定义

认知无线电的概念最初是由Joseph Mitola Ⅲ博士基于软件无线电技术提出的。但是认知无线电技术发展到现在，其研究和应用都不再局限于最初的范畴，不同的研究者从不同的角度对认知无线电给出了其定义和内涵。根据认知无线电技术的发展，我们可以得出认知无线电的一个比较清晰的概念：认知无线电是一种智能无线通信系统，它能够自动地检测周围的环境状况，从中获取信息，并智能地调整系统的参数(如传输功率、载频、调制方式等)以适应环境的变化，从而达到在不对主用户造成干扰的条件下从空间、频率、时间等多维地利用空闲频谱资源进行通信的目的。

二、认知无线电的主要功能

(一)检测

由特殊应用环境所决定，认知无线电必须具备精确的无线频谱检测能力，必须在可使用的全频段范围内多维度进行频谱检测，从而发现可使用的频段。由于是免许可使用，认知无线电必须具备迅速发现主用户的能力，在工作过程中时刻检测主用户是否处于活动状态， 从而确保不对其产生干扰。

(二)分析

认知分析包括对自身性能、网络内部状态、外部相关数据(包括频谱使用、策略使用等)和用户自身需求等相关知识的分析。如果说检测是信息的获取，那么分析就是对相关信息的初步处理。认知无线电设备通过所获取的频谱检测结果分析主用户的位置、使用的频点和发射时间，同时分析可用频点位置、可用带宽、信道状况、自身传输可能会对其他用户产生的影响以及完成业务传输所需的带宽和时间等等。

(三)调整

调整能力是完成传输的关键，根据检测和分析的相关结果，认知无线电设备通过先进的功率控制技术、不同的编解码以及调制技术，选择合适的频点和发射时机，从而成功地完成传输。这就要求认知无线电设备能够在较宽的频段内实现不同传输方案之间的切换，并且在突发事件发生后能够及时暂停或恢复传输，确保在不干扰首要用户的情况下获取最大限度的传输能力。

(四)推理和学习

由于当前无线频谱环境的复杂性，简单的检测、推理和分析可能无法获得较好的传输性能。如何根据无线背景环境的相关数据进行分析预测是一个非常重要的课题。根据历史数据进行推理，获得一定的参考信息，在此基础上进行调整是一个较好的解决方案。一般来讲，这种推理和学习分为三种：第一种是基于简单固定规则，即输人、输出可以预测;第二种是基于较为复杂的模型，运用一些模糊规则，输出结果不可完全预测;第三种是基于学习型的模型，系统运行过程中能够不断调整模型及其参数，从而获得较好的预测结果。

三、认知无线电的关键技术

(一)频谱检测

实现认知无线电通信的前提和先决条件是对周围频谱环境的感知，只有对频谱进行准确检测，才能有效利用空闲频谱进行通信。当前，无线环境检测的基本方法大致可以分为基于发射机的检测、基于接收机的检测和多节点协同检测三种。其中，发射机检测是分析侦听到的信号中是否存在主用户信号，而接收机检测是判断主用户接收机是否处于工作状态。相比较而言，发射机检测比接收机检测要容易，因而目前绝大多数的研究都是集中在发射机检测。另外，通过多节点协同检测，能够提高检测的可靠性，减小多径、阴影的影响，但不可避免的会增加系统通信开销与复杂性。频谱检测一般由物理层完成，物理层检测所有可用自由度(时间、频率、空间等)的频谱，以辨识当前可用于传输数据的信道。

(二)频谱分配

频谱分配是指根据需要接入系统的节点数目及其服务要求将频谱分配给一个或多个指定节点。频谱分配策略的选择直接决定系统容量、频谱利用率以及能否满足用户因不同业务而不断变化的需求。因此，频谱分配问题的研究是认知无线电技术发展必须解决的关键问题之一。

认知无线电的频谱分配与其它通信系统的频谱分配具有很多共同的特性，但由于认知无线电自身择机借用主用户频谱的特点，其频谱分配也必须满足一些特殊的要求。认知无线电系统的频谱分配必须考虑三方面的问题：一是认知无线电用户对主用户的干扰问题，二是认知无线电用户之间的干扰问题，三是认知无线电系统的效益和用户间的公平性问题。

自认知无线电概念的提出直至发展到今天，不少学者为认知无线电中的频谱分配问题提出了分析模型，它们大多是借鉴于一些经典的数学理论以及微观经济学理论等。目前，可应用于认知无线电的频谱分配分析的模型主要有：图论着色模型、干扰温度模型、拍卖竞价模型、博弈论模型等几种。

(三)功率控制

认知无线电中可利用已授权频谱资源的前提是不影响授权用户的正常通信。为此，具有认知功能的非授权用户必须控制其发射功率，避免给其他授权用户造成干扰。目前，实现功率控制主要有两种方法。一种是基于信息论的反复注水法，使用该方法会使发送端在增益较多的子信道上分配更多的能量，而在衰减比较厉害的子信道上分配较少的能量，甚至不分配能量，从而在整体上充分利用现有资源，达到最大传输容量。另一种就是博弈论(game theory)，也称对策论，是研究决策主体行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题，它可以划分为合作博弈和非合作博弈。当不考虑竞争现象时，就是合作博弈，功率控制问题就简化为一个最优控制理论问题。当用博弈论方法研究每个用户最大化自己的效用时，功率控制问题被归结为一个非合作博弈。

四、总结

认知无线电作为一种新兴的频谱共享技术，目前受到了广泛关注。本文首先对认知无线电的有关概念进行了介绍，随后分析了认知无线电的检测、分析、调整、推理和学习等主要功能，最后对认知无线电的关键技术如频谱检测、频谱分配、功率控制等进行了分析。

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