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认知无线电军事应用研究 　　【摘 要】认知无线电是以软件无线电为基础的一种智能无线通信系统，它能自适应周围环境的变化，动态识别未被占用的合法频谱，在空闲频谱上传输信号且不会对合法用户造成有害干扰。本文介绍了认知无线电的定义和特点，分析了认知无线电的关键技术，给出了认知无线电在军事通信领域的应用优势。 　　【关键词】认知无线电；频谱感知；频谱分配 　　【Abstract】Cognitive radio is an intelligent wireless communication system based on soft ware radio， it can adapt to the environment and dynamically identify unoccupied licensed spectrum， and operate on the idle spectrum without causing harmful interference to licensed users. Firstly， this thesis explicates the correlative concept and characteristic of cognitive radio. Then， related key technologies are discussed. Finally， this paper analyzes the application advantage of cognitive radio in the military communication field. 　　【Key words】Cognitive radio；Spectrum Sensing；Spectrum Allocation 　　0 引言 　　认知无线电（Cognitive Radio，简称CR）通过感知周围无线环境，智能调整工作参数，在保证授权用户信号有效传输的前提下，多角度（时间、频率和空间）利用空闲频谱进行通信，从而有效地解决频谱资源紧张，频谱利用率不高和频谱分配方式不灵活性的问题。 　　1 认知无线电的定义和特点 　　1.1 认知无线电的定义 　　Joseph Mitola首先提出了CR[1]的概念，他把CR定义为一种能够通过学习不断感知无线环境，并通过自适应调整自身内部的通信机理来适应无线环境的变化的无线通信技术。 　　S.Haykin在J.Mitola的认知循环基础上提出了“认知圈”（Cognitive cycle）架构[2]，定义CR系统是由频谱感知、频谱分析和频谱决策三个基本部分构成的具有环境适应能力的智能系统，如图1所示。 　　1.2 认知无线电的特点 　　CR有两个主要特点：认知能力和重配置能力。 　　认知能力是指CR能够从其工作的无线环境中感知信息，捕获频谱空穴（Frequency Hole），找出目标频段在空间和时间上的变化，适时接入目标频段，并且避免对其他用户产生干扰。 　　重配置能力使得CR设备可以灵活、智能地根据无线环境动态编程，根据当前无线环境的变化，选择最佳的传输参数（工作频谱、调制方式、传输功率等）或接入技术。 　　2 认知无线电的关键技术 　　2.1 频谱感知技术 　　频谱感知主要是发现在时域、频域、空域上的频谱空穴，使用最合适的无线资源（包括频率、调制方式、发射功率等）完成无线传输。一般而言，频谱感知技术可以归纳为发射机检测、合作检测和基于干扰的检测。 　　2.1.1 发射机检测 　　其中，x（t）为非授权用户接收到的信号，s（t）为授权用户发送的信号，n（t）为加性白高斯噪声，h（t）为信道增益，*为卷积；H0表示频段空闲；H1表示频段被授权用户占用。 　　发射机检测的步骤就是在某种映射条件下对接收信号进行处理，从噪声背景中提取信号所携带的信息，根据特定的检测估计准则，判断某一频段上是否有授权用户存在。 　　2.1.2 基于干扰的检测 　　FCC提出了一种新的量化和管理干扰源的模型――干扰温度模型[4]，该模型不仅可以控制发射机的发射功率，还能对所使用的频段进行调节。这意味着原本属于发射机内的干扰问题现在转移到了发射机和接收机之间的以自适应方式进行的实时性交互活动。 　　如图2所示，如果非授权用户想要与授权用户共享同一频谱，那么授权用户的射频干扰就必须在所设定的干扰温度门限以下。否则，非授权用户必须通过调整自己的发射功率、调制方式等参数来避免对授权用户的干扰超过干扰温度门限。 　　2.1.3 合作检测 　　合作检测[5]可以分为中心式检测和分布式检测两种。中心式检测中，存在一个中心节点，用于接收来自分散非授权用户的感知情况，并且融合所有用户