认知无线电中物理层频谱检测改进算法研究.pdf

认知无线电中的物理层频谱检测改进算法研究 刘子琦 北京邮电大学 通信网络综合技术研究所，北京 (100876) E-mail: liuziqi2006@ 摘 要：频谱检测是认知无线电网络(CRN)的关键技术之一，本文对认知无线电网络中物理 层频谱检测的算法进行了研究。首先阐述了经典检测算法的应用场景、检测性能和设备实现 复杂度，针对经典算法中的问题和不足，并提出一系列其改进型算法，最后指出可能的研究 方向。 关键词：认知无线电网络；频谱空穴；频谱检测；物理层检测 中图分类号：TN911.23 1. 引言 随着无线通信技术的飞速发展，可用频谱资源匮乏的问题日益突显，然而在静态频谱分 配政策下的授权频段并没有得到充分利用。认知无线电技术的提出有望解决这一矛盾。在认 [1] 知无线电技术中，首先需要解决的就是对授权用户进行快速、准确的频谱检测 。 在认知无线电网络中，频谱检测的本质是由认知用户来判断某信道中是否存在授权用 户，从而找到可以利用的频谱空穴。同时，认知用户需要通过频谱检测判断授权用户的再次 出现，并进行避让，以避免或降低对授权用户的干扰。 2. 频谱检测模型 频谱检测的目的在于发现频谱空穴。为确保不对授权用户造成有害干扰，CR 用户在利 用频谱空穴前首先要检测在其发射辐射范围内没有授权用户正在利用该频谱通信。认知用户 通过检测来自授权用户发射机的微弱信号来进行判断认知用户通信范围内是否存在授权用 户，进而确定频谱空穴[2] 。认知网络需要检测到信噪比很低的授权用户信号才能够保证不干 [3] 扰授权用户的正常通信，一般要求比授权用户能够正常解码的信噪比低20～30dB 。 在加性高斯白噪声（AWGN,Additive White Gauss Noise)信道下，认知用户需要根据接 收到的信号判断授权用户是否存在。发射机频谱检测模型可用二元假设检验模型[4]表示为： H 0 : y [k ] w[k ]= k 1,...,K (1) H : y [k ] x[k ]=+ w[k ] k 1,...,K 1 其中H 0 ，H 1 分别表示在特定信道（这里的信道是指广义信道，可代表时隙、频率、码字等） 授权用户信号不存在和存在的两种假设，y [k ] 表示认知用户接收到的信号序列， [ ] x k 表示 授权用户发送信号序列，w(k ) 为高斯白噪声，w(k ) Ν (0,σ 2 ) ，k 为抽样序列索引，K 为抽 样点数。采用数理统计的方法，根据不同的检测算法由y [k ] 构造相应检测统计量T ，依据判 决规则： H 1 T λ (2)