14、认知无线电中基于能量检测器的多天线辅助频谱感知技术解析

认知无线电中基于能量检测器的多天线辅助频谱感知技术解析

1. 引言

随着从语音通信向多媒体应用的转变，对更高数据速率的需求急剧增加。然而，当前静态的频率分配方案已难以满足不断增长的设备需求，频谱稀缺问题日益严重。认知无线电（CR）技术应运而生，它通过共享频谱资源，有望提高频谱利用率。

1.1 研究动机

多媒体应用如视频流服务、照片邮件和数字多媒体广播（DMB）等的兴起，使得对高数据速率的需求不断攀升。通常，实现高数据速率需要较宽的带宽，但大部分常用的无线电频谱已被分配，新增频谱资源不足。此外，低于3GHz的频谱利用率集中在少数频段，大部分频段的利用效率低下。根据相关报告，分配频谱的利用率在15% - 85%之间波动，这促使人们寻求更高效的频谱使用范式，从而推动了新型无线通信技术的发展。

1.2 认知无线电概述

基于IEEE 802.22的无线区域网络（WRAN）设备能够感知电视频道，并寻找传输机会。在认知无线电术语中，主要用户或授权用户对特定频谱部分具有更高的使用优先级，而次要用户则在不干扰主要用户和其他次要用户的前提下，机会性地利用这些频谱。频谱空洞可分为黑色空间、白色空间和灰色空间。白色空间中，除噪声外无其他干扰；灰色空间表示该频谱在可接受的干扰下部分被使用；黑色空间则被授权用户占用。认知无线电技术旨在通过动态和自主的频谱管理，利用未被占用的频谱，如白色空间或灰色空间，同时保障主要用户的权益。因此，次要用户需要监测授权频段，并在未检测到主要信号时机会性地传输信号。认知无线电的主要功能依赖于对无线电信道特性、频谱和功率可用性、无线电操作环境、用户需求和应用、可用网络和节点、本地政策以及其他操作限制等参数的测量、感知、学习和认知能力