頻譜資源稀缺是無線通信系統(tǒng)面臨的根本問題。為了解決這一問題,人們不斷開發(fā)新的無線通信技術(shù)。頻譜檢測(cè)是感知無線電中非常關(guān)鍵的技術(shù)。有效的頻譜檢測(cè)技術(shù)不僅能避免對(duì)現(xiàn)存通信系統(tǒng)的干擾,還能有效的發(fā)現(xiàn)空閑頻譜段,從而提高頻譜利用率。

　　認(rèn)知無線電作為一種更有效利用頻譜資源的無線通信技術(shù),是解決頻譜資源緊缺現(xiàn)狀的有效手段。認(rèn)知無線電包括頻譜感知、動(dòng)態(tài)頻譜接入、頻譜管理和頻譜共享等關(guān)鍵技術(shù),它能夠自動(dòng)感知無線通信環(huán)境,通過對(duì)環(huán)境的判決和學(xué)習(xí),自適應(yīng)調(diào)整通信參數(shù)后接入授權(quán)信道,在不對(duì)授權(quán)用戶造成干擾的前提下利用空閑頻譜資源進(jìn)行通信。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所提出了利用多天線系統(tǒng)，提出了相應(yīng)的壓縮子空間學(xué)習(xí)算法，通過考慮空間相關(guān)MIMO信道模型以及接收端相關(guān)矩陣為指數(shù)相關(guān)模型，揭示了提出算法的性能優(yōu)勢(shì)，相應(yīng)的理論結(jié)果也可用于指導(dǎo)算法中的參數(shù)選擇以及多天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該成果為實(shí)現(xiàn)下一代智能無線電高可靠的頻譜感知提供了有效方法。

　　寬帶頻譜感知作為未來智能無線電的重要基礎(chǔ)性使能技術(shù)，可以使無線通信設(shè)備具備高效的電磁環(huán)境感知能力，能動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)各無線通信設(shè)備，為其接入未被利用的頻譜資源，從而增加設(shè)備和服務(wù)接入量以及提高頻譜效率提供了一個(gè)可行的解決方案。

　　無線頻譜也就是無線電波或電磁波的頻率。無線電波定義為頻率在3000GHz以下，不用人工波導(dǎo)而在空間傳播的電磁波。作為傳輸載體的無線電波都具有一定的頻率和波長(zhǎng)，即位于無線電頻譜中的一定位置，并占據(jù)一定的寬度。

　　無線電頻譜一般指9KHz-3000GHz頻率范圍內(nèi)發(fā)射無線電波的無線電頻率的總稱。于較高頻率上的無線電波的傳播特性，無線電業(yè)務(wù)的不能無限地使用較高頻段的無線電頻率，人類對(duì)于3000GHz以上的頻率還無法開發(fā)和利用，盡管使用無線電頻譜可以根據(jù)時(shí)間、空間、頻率和編碼四種方式進(jìn)行頻率的復(fù)用，但就某一頻段和頻率來講，在一定的區(qū)域、一定的時(shí)間和一定的條件下使用頻率是有限的。

　　雖然無線電頻譜具有排他性，但在一定的時(shí)間、地區(qū)、頻域和編碼條件下，無線電頻率是可以重復(fù)使用和利用的，即不同無線電業(yè)務(wù)和設(shè)備可以頻率復(fù)用和共用。

　　頻譜感知常用的頻譜感知方法有能量檢測(cè)、 匹配濾波器檢測(cè)、 循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè)等。匹配濾波器檢測(cè)能獲得較好的性能，但其主要缺點(diǎn)是需要預(yù)知主用戶的完整信息。認(rèn)知無線電是一項(xiàng)有望緩解無線頻譜資源短缺、 頻譜利用率低下的智能無線通信技術(shù)，它允許次用戶(即認(rèn)知無線電用戶)使用主用戶當(dāng)前沒有使用的頻譜空穴， 從而提高頻譜利用率. 頻譜感知是認(rèn)知無線電的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它的主要功能在于檢測(cè)可供認(rèn)知用戶使用的頻譜空穴，同時(shí)監(jiān)測(cè)主用戶信號(hào)活動(dòng)情況， 保證主用戶再次使用頻譜時(shí)， 認(rèn)知用戶能夠快速退出相應(yīng)頻段。

　　頻譜感知方法包括

　　匹配濾波器檢測(cè)、 能量檢測(cè)、 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)以及多分辨率頻譜感知. 這些方法均為單節(jié)點(diǎn)感知方法。頻譜感知是所有工作的基礎(chǔ).目前雖然已有針對(duì) CR 的多種具體感知方式,如基于功率的感知、基于特征的感知和匹配濾波等方式。頻譜感知算法的關(guān)鍵是確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該感知哪些信道。

　　由于該問題一般用圖論方法進(jìn)行建模,其核心思想是對(duì)感知信道集合進(jìn)行最優(yōu)分配,滿足節(jié)點(diǎn)之間競(jìng)爭(zhēng)圖(也稱干擾圖)的限制關(guān)系.因此,重要的步驟是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)圖的高效建模,并在該建?；A(chǔ)上進(jìn)行感知任務(wù)分配.典型的方法是最優(yōu)圖著色算法.由于著色算法一般都是集中式算法,并且其近似算法一般為啟發(fā)式算法。

　　無線電頻譜感知技術(shù)

　　頻譜感知，是指認(rèn)知用戶通過各種信號(hào)檢測(cè)和處理手段來獲取無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜使用信息。從無線網(wǎng)絡(luò)的功能分層角度看，頻譜感知技術(shù)主要涉及物理層和鏈路層，其中物理層主要關(guān)注各種具體的本地檢測(cè)算法，而鏈路層主要關(guān)注用戶間的協(xié)作以及對(duì)本地感知、協(xié)作感知和感知機(jī)制優(yōu)化3 個(gè)方面。因此，目前頻譜感知技術(shù)的研究大多數(shù)集中在本地感知、協(xié)作感知和感知機(jī)制優(yōu)化3個(gè)方面。

　　多天線技術(shù)

　　現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，基站一般會(huì)裝置多根天線，天線間距較大時(shí)，天線間的衰落相關(guān)性是較低的，因此恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)發(fā)送方式可以獲得空間發(fā)射分集。空間發(fā)射分集通過在發(fā)射端對(duì)所要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以引入接收端可以利用的分集，在接收端通過檢測(cè)算法獲得該分集。多天線技術(shù)在TD-LTE系統(tǒng)得到了充分的應(yīng)用，不僅收發(fā)的天線數(shù)有明顯的增加，而且MIMO的傳輸模式也更加豐富。在下行鏈路，多天線發(fā)送方式包括發(fā)送分集、空間復(fù)用、多用戶MIMO和波束賦形等傳輸模式，在上行鏈路，多個(gè)用戶組成的虛擬MIMO也進(jìn)一步提高了上行的系統(tǒng)容量。

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