【正文】 。一位教授Simon Haykin [4] 結(jié)合Mitola 和FCC他們對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的觀點(diǎn)，終于在 2005 年里又一次重新定義了認(rèn)知無(wú)線電的概念。另一位科學(xué)家Rieser [3] 則認(rèn)為Mitola 他所提出的那基于人工智能的認(rèn)知系統(tǒng)，會(huì)受限于硬件或平臺(tái)自身的計(jì)算能力，并且它不能適應(yīng)快速變化的網(wǎng)絡(luò)。FCC 他們提出的認(rèn)知無(wú)線電則是相對(duì)簡(jiǎn)化的一個(gè)版本，它只建議只要是可以具備自適應(yīng)感知能力的某種任何無(wú)線電都能夠叫做認(rèn)知無(wú)線電。所以其核心是具備學(xué)習(xí)的能力，且能夠和四周環(huán)境來(lái)交換信息，能夠感知及利用在這個(gè)空間上的可用頻譜，它能夠降低甚至限制沖突的發(fā)生。此后，認(rèn)知無(wú)線電讓讓軟件定義無(wú)線電從盲目執(zhí)行預(yù)置的程序，變換為智能去代理無(wú)線電領(lǐng)域。 這當(dāng)中最具有代表性的是以 Mitola 為首的，代表瑞典皇家科學(xué)院以及美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）所持的觀點(diǎn)；其他的觀點(diǎn)還有以 Rieser 為首的維吉利亞技術(shù)中心和英國(guó)伯明翰大學(xué) Simon Haykin 等人他們所認(rèn)為的觀點(diǎn)。由此可得，不斷引入認(rèn)知的機(jī)制，不僅可以更佳有效的去提升將來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜的利用率這一問(wèn)題，更加可以解決無(wú)線頻譜在技術(shù)和各種應(yīng)用上的迫切需求。這能夠平衡通信系統(tǒng)的成本以及性能。CR的核心概念是讓無(wú)線通信設(shè)備具備發(fā)現(xiàn)存在的“頻譜空穴”且能夠合理有效的利用頻譜空穴的能力。認(rèn)知無(wú)線電（CR , Cognitive Radio）這一技術(shù)的出現(xiàn)發(fā)展給解決無(wú)線資源頻譜的貧乏提供了一條新的路徑。認(rèn)知無(wú)線電的基本理念是：具備認(rèn)知能力的無(wú)線通信的設(shè)備，可依照“伺機(jī)（Opportunistic Way）”方式以接入授權(quán)的頻段內(nèi)，且動(dòng)態(tài)使用這頻譜。為解決以上問(wèn)題人們現(xiàn)在的基本思路就是盡可能的的不斷提高現(xiàn)有的已分配頻譜的利用率。因此在信息網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線移動(dòng)通信高速發(fā)展的現(xiàn)在，頻譜資源的匱乏問(wèn)題就越來(lái)越嚴(yán)重?？墒沁@些已經(jīng)被分配的授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段中存在頻譜資源的利用不平衡。且一般一個(gè)頻段只供一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線通信系統(tǒng)使用。 學(xué)習(xí)參考第一章 緒論第一節(jié) 認(rèn)知無(wú)線電的研究意義和背景信息時(shí)代的到來(lái)，使得無(wú)線頻譜在現(xiàn)代社會(huì)成為不可或缺的的珍貴資源。為了能夠克服“頻譜空穴”，在空域、時(shí)域和頻域中更加高效的利用無(wú)線頻譜，提高利用率。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，在廣泛的授權(quán)頻段中，無(wú)線頻譜利用率極低的部分大多為傳播特性良好的低頻頻譜。采用固定頻譜分配方式雖然利于頻譜管理機(jī)構(gòu)管理，但由于無(wú)線多媒體技術(shù)未來(lái)的發(fā)展前景是高速化的，而固定分配方式下頻譜利用率較低，相互的不適應(yīng)迫使人們急于采取先進(jìn)技術(shù)努力提高無(wú)線頻譜的利用效率。通過(guò)使特定無(wú)線頻譜塊與特定無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)一一對(duì)應(yīng)的方式使無(wú)線通信系統(tǒng)得到相應(yīng)的頻譜分配。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的研究報(bào)告指出，造成現(xiàn)有頻譜資源緊缺的主要因素包括不合理的頻譜管理及不良的分配策略?！娟P(guān)鍵詞】認(rèn)知無(wú)線電 頻譜感知 能量感知 合作式感知 信號(hào)檢測(cè)ABSTRACTWith the rapid growth of wireless munications business, the increasing spectrum demand and the contradiction between the limited spectrum resources has bee one of the main bottleneck restricting the development of wireless munication. the thesis focuses on the cognitive radio spectrum sensing technology, the main contents are as follows:And, in view of the key technologies to realize cognitive radio has carried on the exploration from the theory, analyses the energy test in the ideal and fading channel environment perception of authorized user signal performance and the shortage of multiple cognitive user collaboration awareness and diversity reception technology into energy, an improved algorithm is put forward. Improved spectrum sensing algorithm preserves the energy test both the characteristics of easy to implement and without a priori information, and can effectively improve the reliability of detection. Respectively under the environment of the channel performance simulation and analysis.Aiming at classical spectrum sensing algorithm in cognitive radio (energy detection, geometric average arithmetic, signal subspace, maximum eigenvalue detection) problems existing defects of different level, in order to further improve the detection performance of spectrum sensing algorithm, is proposed based on cooperative spectrum sensing signal Principal Component extraction algorithm of PCA (Principal Component Analysis).The algorithm in cognitive radio system for authorized users (Licensed User, LU) signal does not have any prior conditions of application scenarios, only based on the received signal covariance matrix eigenvalue and eigenvector of the detector. In according to the design of the received signal SNR maximization criterion and constraint conditions, can be based on the eigenvalue and eigenvector with optimal detection performance of cooperative spectrum sensing variables, namely the building of the brain that receives signals based on principal ponent (principal ponent), the optimal global cooperative spectrum sensing detection variable fusion schemes, and realize the related detection under the way of the optimal spectrum sensing performance. The simulation results show that the algorithm scheme can significantly improve the cognitive wireless network collaborative spectrum sensing performance.【Key words】 Cognitive radio Spectrum perception Energy awareness Collaborative perception cover optimization目 錄學(xué)習(xí)參考前言目前，由于各類多媒體技術(shù)越來(lái)越普遍應(yīng)用于生活，無(wú)線用戶數(shù)量急劇增加，使可利用的頻譜資源稀缺。在依據(jù)接收信號(hào)信噪比最大化的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和約束條件下，能基于特征值和特征向量的、具有最優(yōu)檢測(cè)性能的合作頻譜感知檢測(cè)變量，即構(gòu)建基于接收信號(hào)的主分量（principal ponent）的合作頻譜感知最優(yōu)全局檢測(cè)變量融合方案，實(shí)現(xiàn)非相關(guān)檢測(cè)方式下的最優(yōu)頻譜感知性能。針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電中經(jīng)典頻譜感知算法（能量檢測(cè)、算術(shù)幾何平均、信號(hào)特征值子空間、最大特征值檢測(cè)）存在不同程度缺陷的問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高頻譜感知算法的檢測(cè)性能，提出了基于信號(hào)主分量提取的合作頻譜感知算法PCA(Principal Component Analysis)感知。其次還詳細(xì)的分析認(rèn)知無(wú)線電的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)。. . . . . 編 號(hào)： 審定成績(jī)： 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：認(rèn)知無(wú)線電中合作頻譜感知方法的研究學(xué) 院 名 稱 ：通信學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：于蘭蘭專 業(yè) ：廣播電視工程班 級(jí) ：0151003班學(xué) 號(hào) ：2010210614指 導(dǎo) 教 師 ：劉占軍副教授答辯組 負(fù)責(zé)人 ：填表時(shí)間： 年 月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制學(xué)習(xí)參考. . . . .摘 要隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，日益增長(zhǎng)的頻譜需求與有限的頻譜資源之間的矛盾已成為制約無(wú)線通信發(fā)展的主要瓶頸之一。而頻譜感知是構(gòu)建認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的前提之一，所以認(rèn)知無(wú)線電中合作頻譜感知方法的研究就顯得尤為重要，論文重點(diǎn)研究認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜感知技術(shù)，主要內(nèi)容有:本文首先介紹了認(rèn)知無(wú)線電的基本概念，全面總結(jié)已有認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)的原理、特點(diǎn)和性能。詳細(xì)闡述了頻譜感知技術(shù)的研究現(xiàn)狀和概念，并指出了目前頻譜感知研究工作中受到關(guān)注的一些主要問(wèn)題，圍繞這些問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。該算法在認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)對(duì)于已授權(quán)用戶(Licensed User, LU)信號(hào)不具備任何先驗(yàn)條件的應(yīng)用場(chǎng)景下，僅利用接收信號(hào)協(xié)方差矩陣特征值及特征向量的檢測(cè)器。仿真結(jié)果表明該算法方案能夠顯著地改善認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作頻譜感知性能。想要挖掘更多的無(wú)線頻譜資源成為熱點(diǎn)研究。固定分配頻譜是現(xiàn)階段各類頻譜管理部門最常見(jiàn)的分配方式，即將無(wú)線頻譜分成固定大小的頻譜塊。為了保護(hù)頻段，頻譜管理機(jī)構(gòu)將大小固定的頻譜塊之間余留一定的間隔，同時(shí)獲取授權(quán)資格的各類運(yùn)營(yíng)商對(duì)頻譜的使用也有固定的期限，當(dāng)期限截止時(shí)，這些頻譜塊將會(huì)被重新指派。為了努力使無(wú)線頻譜的利用率提高，人們采用了諸如多天線技術(shù)、（數(shù)字輸入、分散式輸出）技術(shù)和鏈路自適應(yīng)技術(shù)等先進(jìn)的無(wú)線通信領(lǐng)域理論及技術(shù)，但提高效果并不理想。更多實(shí)測(cè)研究表明，以下的頻段未能充分利用的部分占70%，而以上的頻段則幾乎都未被使用。公司的博士率先提出認(rèn)知無(wú)線電（,）【1】的概念。無(wú)線頻譜目前處于主要由國(guó)家統(tǒng)一分配授權(quán)使用狀態(tài)。這一種靜態(tài)無(wú)線頻譜的管理方式，簡(jiǎn)單有效，避免了許多不同無(wú)線通信系統(tǒng)之間的相互干擾。第一，在整個(gè)頻譜資源中，授權(quán)頻譜就占用了很大的一部分，使得很多頻段處于空閑的狀態(tài)；第二，整個(gè)頻譜資源中，可開(kāi)放使用的非授權(quán)頻段只占用很小的一部分，可在頻段上的用戶卻很多，業(yè)務(wù)量大，這些無(wú)線電頻譜段，已基本趨于飽和狀態(tài)。所以，找尋更佳有效的頻譜的管理方式，來(lái)充分利用不同時(shí)間，不同地域的空閑頻譜，用來(lái)解決日益增長(zhǎng)的頻譜需求間的矛盾，成為現(xiàn)在人們不斷重視的問(wèn)題?！?】所以，人們提出了認(rèn)知無(wú)線電這一概念。這種出現(xiàn)在頻域、時(shí)域和空域未利用的頻譜資源被稱作“頻譜空穴”?！?】CR是讓允許認(rèn)知用戶自己適應(yīng)感知授權(quán)頻段的頻譜空穴，機(jī)會(huì)式利用在時(shí)間和空間上的頻譜空穴來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，來(lái)提高頻譜的利用率。CR可以使無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)備不經(jīng)過(guò)授權(quán)，即可使用在通信上傳輸性能更好，頻帶寬的頻段。且?guī)挼臒o(wú)線通信系統(tǒng)能夠具備更大動(dòng)態(tài)范圍的業(yè)務(wù)傳輸特性，這正有利于在寬頻段的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)機(jī)會(huì)式傳輸。第二節(jié) 認(rèn)知無(wú)線電的概念在認(rèn)知無(wú)線電不斷發(fā)展的歷程里，人們對(duì)于認(rèn)知無(wú)線電的具體定義以及它所具備的功能的認(rèn)知存在不同觀點(diǎn)。CR這一概念最開(kāi)始是由Joseph Mitola他提出的[2]，Mitola認(rèn)為用軟件來(lái)定義無(wú)線電（SDR, Software Defined Radio）是實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)