认知无线电中的协作频谱感知技术-AET-电子技术应用

认知无线电中的协作频谱感知技术

2020年电子技术应用第5期

聂慧锋1，徐声海2

1.中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州225001； 2.中国人民解放军海军装备部驻上海地区军事代表局驻扬州地区军事代表室，江苏扬州225001

摘要： 频谱资源匮乏是目前通信领域遇到的一个难题，缓解频谱资源短缺的一个有效方法是频谱感知技术，它可以实现频谱的动态利用，提高频谱的利用率。首先介绍了能量检测法、匹配滤波检测法以及循环平稳特性检测法3种单用户谱感知技术，然后研究了协作频谱感知技术的系统结构和感知模型，最后基于能量检测法的协作频谱感知中的“K-N”融合准则进行仿真，结果表明，当K=[N+1/2]时，协作频谱感知的性能达到最优。

关键词： 认知无线电协作频谱感知检测概率虚警概率

中图分类号： TN929
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191315
中文引用格式： 聂慧锋，徐声海. 认知无线电中的协作频谱感知技术[J].电子技术应用，2020，46(5)：63-67，73.
英文引用格式： Nie Huifeng，Xu Shenghai. The technology of cooperative spectrum sensing in cognitive radio[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(5)：63-67，73.

The technology of cooperative spectrum sensing in cognitive radio

Nie Huifeng1，Xu Shenghai2

1.The 723 Institute of CSIC，Yangzhou 225001，China； 2.Military Representative Office of the PLA Navy Force in Yangzhou，Yangzhou 225001，China

Abstract： The lack of spectrum resources is a difficult problem in the communication field.An effective method to alleviate the shortage of spectrum resources is spectrum sensing technology,which can realize the dynamic utilization of spectrum and improve the utilization of spectrum. Firstly, this paper introduces three single-user spectrum sensing techniques:energy detection method,matched filter detection method and cyclostationary characteristic detection method.Then,the system structure and perception model of cooperative spectrum sensing technology are studied.Finally, the cooperative spectrum sensing of the "K-N" fusion criterion based on energy detection method is simulated,the simulation results show that cooperative spetrum sensing performance is optimal when K=[N+1/2].

Key words : cognitive radio；cooperative spectrum sensing；detection probability；false detection probability

0 引言

无线电频谱资源是十分有限的，授权用户(主用户)可以独享该授权频段，而在主用户处于休眠状态时，该授权频段处于空闲状态，这样导致了频谱资源的浪费。频谱资源匮乏和授权频段利用率低下的矛盾日益突出，认知无线电被认为是目前解决这一矛盾最有潜力的通信技术之一^[1]。认知无线电(Cognitive Radio，CR)的概念是MITOLA J博士于1999年最早提出^[2]，其核心思想是通过感知周围环境中的可用频谱资源，在对主用户不产生干扰的前提下使用该频谱，以提高频谱利用率^[3]。实现对主用户通信不受影响，在次用户接入前，在此特定的时间和空间内对所在的频谱资源利用情况进行有效检测，这就是频谱感知技术^[4]。

认知无线电频谱感知技术能够有效提高频谱利用率、缓解频谱资源短缺的压力。自CR的概念被提出，在理论和实际应用方面都取得了巨大的发展。其中具有代表性的是，由美国国防高级研究计划署（DAPRA）资助的下一代无线通信（XG）项目主要研究系统方法和关键技术，以实现基于认知无线电技术的动态频谱应用^[5]；德国Karlsruhe大学的JONDRAL F K 教授在文献[6]中提出了频谱池基本思想，频谱共享池将一部分分配给不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池。国内在认知无线电频谱检测技术方面也取得了显著的研究成果，重庆大学的冯文江^[7]等人对加性高斯白噪声信道下能量检测法进行了研究，并比较了能量检测法下认知用户单独检测、协作检测以及采用多样性技术来检测授权用户的性能；文献[8]提出一种基于循环平稳检测的集中式协作频谱感知机制，在保证感知能力的基础上有效降低系统的复杂度；文献[9]提出一种更精练的能量检测算法，该算法能避免瞬时信号能量下降造成的错误检测。

由于多径效应、阴影效应及信道衰减等因素对单认知用户的频谱感知的性能有较大的影响，导致频谱感知结果的可靠性差，为了克服这些问题，本文对多认知用户的协作频谱感知技术进行了研究，提出了一种快速选取K值的方法。

论文详细内容请下载http://www.chinaaet.com/resource/share/2000002794

作者信息:

聂慧锋1，徐声海2

(1.中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州225001；

2.中国人民解放军海军装备部驻上海地区军事代表局驻扬州地区军事代表室，江苏扬州225001)

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