52、5G及未来的灵活认知无线电接入技术中的频谱感知

5G及未来的灵活认知无线电接入技术中的频谱感知

1. 宽带频谱感知的局限性

与窄带情况相比，宽带频谱感知能提供更多频谱机会，因为它覆盖更大的频谱范围。随着待感知带宽的增加，找到合适空闲频谱空洞的机会也更多。然而，这种优势也带来了一些设计挑战和内在限制。

对于基于奈奎斯特的宽带频谱感知技术，主要问题是需要更高的采样率以及实现的复杂性。此外，IQ不平衡和混叠也是问题，特别是在多频段（MB）频谱感知的情况下。而在基于亚奈奎斯特的频谱感知中，虽然避免了高采样率的要求，但压缩感知存在感知矩阵设计、恢复不确定性和硬件实现等主要问题，多余弦集非均匀采样（MCSN）宽带频谱感知则需要大量的陪集。

2. 预测性频谱感知方法

预测性频谱感知是利用历史数据提前预测或估计频谱空洞的可用性，即授权频谱中主用户（PUs）的存在或不存在，以便次用户（SUs）能做出何时使用频谱或为PUs腾出频谱的明智决策。

预测性频谱感知方法相对于传统方法有以下优势：
- 减少感知延迟 ：SUs通过频谱预测提前了解可能的空闲信道，只需感知预测为空闲的信道，从而减少再次检测可用频谱空洞的时间。
- 主动实时决策 ：传统感知方法先进行频谱感知，再决定占用哪个信道，在此过程中信道状况可能改变，导致频谱决策不佳和信道冲突。而预测性频谱感知可提前知晓信道占用状态，减少频谱感知和决策过程的延迟。
- 提高吞吐量 ：提前预测信道占用状态，SU能选择质量更好的信道，提高传输吞吐量。
- 提高能源效率 ：频谱感知