無線電關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

摘 要：無線電是一個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其主要用于無線通信。提供給用戶高容量的服務(wù)，主要是通過非靜態(tài)下的頻譜接入，還有改善當(dāng)下的一些低效頻譜應(yīng)用的模式。本文結(jié)合無線電中多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并且探討了無線電發(fā)展需要關(guān)注的難點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：無線電 頻譜檢測 關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用現(xiàn)狀

中圖分類號：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0103-01

因?yàn)闊o線通信頻譜有限，而且寶貴，并且這種資源在日益匱乏。同時(shí)承受著傳統(tǒng)的頻譜機(jī)制的巨大壓力。在這種情況下，使得無線頻譜在分配和利用上產(chǎn)生了突出矛盾。無線電技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)，帶來的是時(shí)間和空間上的充分利用無限頻譜的資源，通過這一系列的措施，改變頻譜現(xiàn)在的利用狀況。

1 無線電體系結(jié)構(gòu)

無線電是一個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其主要用于無線通信。它是伴隨著軟件無線電的發(fā)展基礎(chǔ)上發(fā)展的。其主要是利用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，時(shí)刻感應(yīng)外界環(huán)境，并通過實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)，從環(huán)境內(nèi)部狀態(tài)中感應(yīng)并接到無線信號，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性變化，從而達(dá)到隨時(shí)隨地對可靠的通信和對頻譜資源的有效利用。

1.1 無線頻譜探測

認(rèn)知無線電的核心是檢測空洞，確定空洞的頻譜。在偵聽頻譜時(shí)必須做到其真實(shí)性，連續(xù)性以及準(zhǔn)確性。在發(fā)現(xiàn)頻譜空洞時(shí)，必須要利用特定的技術(shù)進(jìn)行處理，并且在所有處理過程中，不能影響到所有的通信系統(tǒng)，盡力保護(hù)相對應(yīng)的用戶的安全信息。

1.2 無線信道估計(jì)

差分檢測與導(dǎo)頻傳輸，是傳統(tǒng)的信道狀態(tài)估計(jì)的兩種方式。無線電技術(shù)的信道處于什么狀態(tài)，還有無線信道的容量到底有多少的一個(gè)預(yù)測，在這些前提下，了解到無線信道的可利用率是多少。如此做法的前提是，必須根據(jù)無線頻譜分析的結(jié)果來判斷。

1.3 功率控制和頻譜管理

無線環(huán)境信息在傳輸過程中，必須選擇對頻譜空洞有需要的頻段進(jìn)行有效利用，而在這個(gè)傳輸?shù)倪^程中，為了避免對其他用戶造成干擾，就必須實(shí)施對傳輸功率的控制。所謂傳輸功率控制，就是指當(dāng)信號的傳輸功率在可接受的范圍內(nèi)，在傳輸數(shù)據(jù)的過程中根據(jù)功率的實(shí)際水準(zhǔn)調(diào)整輸出功率的行為。為了滿足頻帶輸出中的QOS要求，無線電必須具備頻譜管理功能。這個(gè)的原因就是因?yàn)闊o線電需要在這里面所有的頻帶中，判決出條件最差最壞的頻帶。

2 頻譜感知技術(shù)

當(dāng)前，頻譜檢測技術(shù)的基本分類有多種。最普遍的是按照用戶可分為本地檢測盒合作檢測。如果從功能上可分為物理層檢測與MAC檢測。如果從檢測對象的位置大致可分為發(fā)射機(jī)檢測與接收機(jī)檢測。

2.1 主用戶發(fā)射端檢測

主用戶發(fā)射端檢測的檢測算法多種多樣，其中最主要的有三種，分別是能量檢測、循環(huán)平穩(wěn)特征檢測和匹配濾波器檢測。

2.1.1 匹配濾波器檢測

匹配濾波器是專門針對高斯白噪聲情況下而采取的的最佳檢測器。一般情況下，感知用戶得知了主用戶的驗(yàn)證信息時(shí)，其選用的最佳算法為匹配濾波器檢測。

2.1.2 能量檢測

能量檢測的運(yùn)用比較常用，是檢測噪聲中未知信號的一種常用方法。其模式簡單易操作，即將收到的信號，先經(jīng)過附近前端的濾波器濾出的信號，接著再進(jìn)行變換，最好再經(jīng)過平方得到信號的能量。能量檢測算法相對簡單、易操作。能量檢測算法是非相干檢測，對相位同步要求不高。但是因?yàn)椴荒軌蛴行Х直娉鲇杏眯盘枴⒃肼暩蓴_等，所以在檢測門限值的設(shè)定上比較困難。

2.1.3 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測

循環(huán)平穩(wěn)特征檢測雖然操作起來較為復(fù)雜，但是卻能夠很好的克服匹配濾波器檢測和能量檢測中發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)。載頻、調(diào)頻序列等等在調(diào)制后的主用戶信號上一般都會有這些情況。從而使信號有內(nèi)在的周期性。如果一個(gè)信號的均值與其相關(guān)的函數(shù)存在周期性的關(guān)系，而這個(gè)周期與信號本身的周期是吻合的此時(shí)這種現(xiàn)象就被稱為循環(huán)平穩(wěn)特征。其主要的特征就是在檢測的時(shí)候，不需要知道信號的先驗(yàn)信息，并且還能夠區(qū)分出噪聲以及有用喜好，這樣可以擺脫掉背景噪聲的影響。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，循環(huán)平穩(wěn)檢測法可以對信號進(jìn)行較好的檢測，但所花的時(shí)間也較長，因?yàn)檫@種算法的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜。

2.2 主用戶接收端檢測

本振泄露功率檢測和基于干擾溫度的檢測是目前最主要的算法。其方式是通過判斷主用戶接收端是否處于工作狀態(tài)來判斷頻譜的使用情況而定的。

2.2.1 本振泄露功率檢測

該檢測方法是通過檢測主用戶接收機(jī)有無泄漏信號來判斷其是否工作。當(dāng)主用戶接收機(jī)出于工作狀態(tài)的時(shí)候，會接收到高頻信號，這些信號經(jīng)過本地振蕩器后會產(chǎn)生特定頻率的信號，少部分信號就是從天線泄露出去被檢測到的。應(yīng)用方法：將傳感器安裝在機(jī)器的接收端，有信號泄漏時(shí)機(jī)器會以特定的功率通過一個(gè)特殊的控制信道感知用戶。這種檢測方法的監(jiān)測范圍較小，要想達(dá)到高準(zhǔn)確度所花的時(shí)間相對較多。

2.2.2 干擾溫度的檢測

干擾溫度要得到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，感知用戶需要對助用戶系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。用戶可以感知到自身造成的干擾溫度，如果溫度沒有超過限定值，用戶就能通過調(diào)整其中的某個(gè)參數(shù)來使用該頻段的頻譜空洞。但是這個(gè)方法，對于用戶系統(tǒng)的保護(hù)沒有明確的保證。

2.3 合作檢測

信號傳輸過程中會收到許多因素的干擾，為確保對頻譜使用情況有一個(gè)準(zhǔn)確的了解，必須對多個(gè)感知用戶的信息進(jìn)行分析。集中式和分布式是最為常見的兩種方式。協(xié)同檢測可看作是選取門限判決準(zhǔn)則和信息融合準(zhǔn)則的問題。門限判決準(zhǔn)則和信息融合的方式不一樣，其系統(tǒng)檢測的性能也會隨之發(fā)生變化

3 頻譜管理

頻譜管理的主要目的是通過一個(gè)自適應(yīng)策略來有效地利用頻譜資源。動(dòng)態(tài)頻譜能夠給主要用戶與次要用戶帶來公平的頻譜共享，從而有效的避免了兩者產(chǎn)生沖突。認(rèn)知無線電的動(dòng)態(tài)頻譜管理是在感知無線頻譜的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，相關(guān)資源可以通過頻譜池共享。

4 結(jié)語

無線電是無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。而當(dāng)前，對無線電的研究還比較落后，并且范圍也比較狹窄。所以，在研究無線電技術(shù)的方向時(shí)，可以結(jié)合多方研究領(lǐng)域，并且還可能發(fā)現(xiàn)很多問題。所以，無線電技術(shù)的發(fā)展，對使用頻譜的認(rèn)知會產(chǎn)生革命性的變化。

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