導(dǎo)語(yǔ)：無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸技術(shù)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

近年來(lái)，在我國(guó)各個(gè)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中均可見到無(wú)線通信技術(shù)的身影。然而，在無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大的今天，分布式頻譜資源稀缺的問(wèn)題越來(lái)越突出，相關(guān)研究也沒(méi)有取得突破性進(jìn)展?，F(xiàn)階段，在我國(guó)通信進(jìn)一步的發(fā)展過(guò)程中，無(wú)線頻譜的缺乏成為主要的限制因素。于是，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在社會(huì)范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注。相較于傳統(tǒng)無(wú)線電技術(shù)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠有效提高頻譜利用率，解決分布式頻譜資源不足的問(wèn)題[1]。在我國(guó)，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)已被授權(quán)并分配給若干通信系統(tǒng)，但頻譜資源的利用水平仍有待提升。如何在不影響授權(quán)用戶通信的情況下，對(duì)授權(quán)系統(tǒng)所占用的空閑頻段進(jìn)行有效利用，并以該方式全面提升系統(tǒng)頻譜資源的使用效率，成為認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)面對(duì)的首要問(wèn)題。我國(guó)對(duì)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的研究情況主要集中在自適應(yīng)傳輸技術(shù)。當(dāng)前，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)具備的自適應(yīng)傳輸技術(shù)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)環(huán)境變化動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸參數(shù)。

1認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展

無(wú)線電技術(shù)在人類歷史上的發(fā)展時(shí)間較短，直至20世紀(jì)末，國(guó)外才有相關(guān)學(xué)者系統(tǒng)地提出這一概念，并就無(wú)線電的基本原理展開了相關(guān)闡述。此后，隨著無(wú)線電優(yōu)勢(shì)的不斷突出和在臨床實(shí)際應(yīng)用中卓越價(jià)值的不斷顯現(xiàn)，越來(lái)越多的人投入無(wú)線電的研究隊(duì)伍。至此，對(duì)無(wú)線電眾多相關(guān)項(xiàng)目的研究拉開序幕。近年來(lái)，隨著研究的不斷深入，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)已成為當(dāng)前無(wú)線電領(lǐng)域的主要研究方向。首先，相較于傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)能夠全面增加系統(tǒng)中可用頻譜的數(shù)量，保證大量無(wú)線信息的傳輸，對(duì)無(wú)線傳輸技術(shù)的進(jìn)步具有重要的促進(jìn)作用；其次，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)備制造商可以為用戶生產(chǎn)新設(shè)備，在產(chǎn)品銷售過(guò)程中為設(shè)備制造商獲得利益；最后，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)有效的信息傳輸系統(tǒng)，使其工作和生活更加便利、高效。

2認(rèn)知無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)

2.1空閑頻譜感知檢測(cè)技術(shù)。空閑頻譜感知檢測(cè)技術(shù)即是以用戶無(wú)線環(huán)境的感知為基礎(chǔ)確定的“頻譜空調(diào)”。頻譜空調(diào)是指最初分配給授權(quán)用戶使用但功率頻帶非常低且在某些時(shí)間段內(nèi)未能被授權(quán)用戶充分使用的頻帶資源。該段頻率只包含低功率噪聲干擾的授權(quán)用戶信號(hào)或者與低功率噪聲干擾相似的授權(quán)用戶信號(hào)，頻帶內(nèi)部往往存在大量的空白區(qū)域，而空白區(qū)域的形成為系統(tǒng)使用頻譜資源提供了更多可能[2]?？臻e頻譜感知檢測(cè)技術(shù)即充分利用此空白區(qū)域，對(duì)用戶頻帶資源使用情況進(jìn)行分析和辨別，并以此為基礎(chǔ)選擇頻譜通信，有效實(shí)現(xiàn)頻譜資源的共享且不影響用戶正常通信。目前，我國(guó)常用頻譜檢測(cè)方法主要包括匹配濾波器的檢測(cè)、能量的檢測(cè)以及循環(huán)平穩(wěn)的檢測(cè)三類。（1）匹配濾波器的檢測(cè)。實(shí)質(zhì)上，匹配濾波器為線性最佳濾波器，具有最大的輸出信噪比，在信號(hào)檢測(cè)中起著重要作用。匹配濾波器的檢測(cè)屬于相干檢測(cè)中的一類。理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，它可用于判斷系統(tǒng)中是否存在信號(hào)，并把握最佳時(shí)機(jī)輸出最大信噪比，顯著提高信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。另外，匹配濾波器也是輸出SNR的最大濾波器，在信號(hào)檢測(cè)方面有較大優(yōu)勢(shì)，具有檢測(cè)準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)。匹配濾波器也有不足，如它對(duì)授權(quán)用戶的先驗(yàn)信息依賴較大，若用戶的先驗(yàn)信息不準(zhǔn)確，則檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性大大降低。此外，匹配濾波器的使用限制較多，在對(duì)不同類型的授權(quán)用戶進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，往往需要匹配特殊的接收器，導(dǎo)致可操作性低、應(yīng)用推廣難度大，使用進(jìn)一步受限[3]。（2）能量的檢測(cè)。在沒(méi)有任何發(fā)端信息的背景下，能量檢測(cè)方法是僅次于匹配濾波器檢測(cè)的方法，屬于信號(hào)的非相關(guān)檢測(cè)。相較于匹配濾波器檢測(cè)，我國(guó)對(duì)于能量檢測(cè)技術(shù)的研究更加成熟。當(dāng)接收器無(wú)法從主用戶信號(hào)獲得足夠信息時(shí)，能量檢測(cè)便成為系統(tǒng)檢測(cè)的首選方式。檢測(cè)步驟如下。首先，在帶通濾波器中接收由接收機(jī)發(fā)出的信號(hào)，然后以接收到的實(shí)際數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算濾波器輸出信號(hào)的平方值，進(jìn)而將平方值與信號(hào)觀察時(shí)間相結(jié)合，計(jì)算出積分。其次，將計(jì)算值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，判斷系統(tǒng)中是否存在信號(hào)。使用能量檢測(cè)方法的頻譜感測(cè)存在的主要問(wèn)題是難以確定閾值，因?yàn)殚撝等Q于噪聲功率。在實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，噪聲功率會(huì)在各種因素的影響下不斷發(fā)生改變。檢測(cè)過(guò)程中，門限設(shè)置太高會(huì)造成部分授權(quán)用戶信息遺漏，給授權(quán)用戶的系統(tǒng)使用安全性與穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響。門限值設(shè)置太低，會(huì)導(dǎo)致頻譜利用率降低，不利于檢測(cè)效率和效益的提升[4]。此外，能量檢測(cè)器只能判斷是否存在信號(hào)，不能識(shí)別信號(hào)，容易在未知信號(hào)影響下得出錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果。（3）循環(huán)平穩(wěn)的檢測(cè)。當(dāng)信噪比較低時(shí)，能量檢測(cè)器無(wú)法有效區(qū)分信號(hào)和噪聲，導(dǎo)致上述兩種檢測(cè)方法失效。此時(shí)，循環(huán)平穩(wěn)檢測(cè)的價(jià)值得以顯現(xiàn)。在大多數(shù)無(wú)線通信應(yīng)用中，信號(hào)通常來(lái)自人工周期性信號(hào)調(diào)制，一般包含循環(huán)平穩(wěn)的特性。受此影響，信號(hào)的檢測(cè)和估計(jì)參數(shù)可以通過(guò)計(jì)算信號(hào)的循環(huán)譜密度來(lái)執(zhí)行。首先，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行N點(diǎn)FFT變換，得到功率譜密度。其次，檢測(cè)特征值與擴(kuò)頻信號(hào)[5]。循環(huán)平穩(wěn)的檢測(cè)也有檢測(cè)計(jì)算量大和檢測(cè)等待時(shí)間長(zhǎng)的不足。此外，在某些情況下，該檢測(cè)方法會(huì)影響授權(quán)用戶的通信。通常，檢測(cè)算法只在某一個(gè)認(rèn)知用戶中完成。授權(quán)用戶的信號(hào)不僅覆蓋范圍廣，還具有路徑多的特點(diǎn)。在這樣的背景下，單一的檢測(cè)可能無(wú)法對(duì)用戶實(shí)際系統(tǒng)使用情況與接收到的信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，造成檢測(cè)結(jié)果出錯(cuò)。對(duì)此類問(wèn)題，可通過(guò)合作檢測(cè)方式進(jìn)行避免[6]。2.2頻譜共享技術(shù)。在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，如何實(shí)現(xiàn)頻譜資源的共享是空閑頻譜應(yīng)用中需要解決的主要問(wèn)題。只有有效使用頻譜資源且同時(shí)不影響授權(quán)用戶，才能真正體現(xiàn)頻譜共享技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值[7]。目前，我國(guó)關(guān)于頻譜共享技術(shù)的研究主要集中在動(dòng)態(tài)的頻譜分配。對(duì)它進(jìn)行具體分析可從以下三個(gè)方面入手。第一，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的頻譜共享技術(shù)。該方案主要針對(duì)集中式解決方案。在此解決方案中，頻譜的分配與用戶接入過(guò)程由一個(gè)集中單元控制，同時(shí)該控制單元負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的頻譜信息進(jìn)行控制與管理，并在對(duì)信息進(jìn)行分析整理的基礎(chǔ)上制作頻譜分配映射圖。由于頻譜分配策略是由所有分布式節(jié)點(diǎn)參與制定的，在該模式下節(jié)點(diǎn)本身將直接決定頻譜訪問(wèn)。第二，基于對(duì)頻譜進(jìn)行分配的頻譜共享技術(shù)。該方案的研究?jī)?nèi)容主要是單用戶通信與其他用戶通信之間的關(guān)系。方案中的所有節(jié)點(diǎn)從共享感知中獲得信息，而獲得的信息將被用作頻譜分配計(jì)算的參考指標(biāo)[8]。第三，基于接入技術(shù)的頻譜共享技術(shù)。Overlay技術(shù)中，認(rèn)知節(jié)點(diǎn)可使用未經(jīng)授權(quán)用戶的系統(tǒng)來(lái)訪問(wèn)某些網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)能夠最大限度地減少對(duì)授權(quán)用戶造成的影響。此外，Underlay技術(shù)中，可利用擴(kuò)頻技術(shù)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)獲取頻譜分配圖，能夠有效處理授權(quán)用戶認(rèn)知節(jié)點(diǎn)傳輸信號(hào)的噪聲，相比于Overlay方案，能夠有效利用增加的帶寬。

3結(jié)論

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于無(wú)線信息通信技術(shù)的研究已較為成熟。在各類無(wú)線電通信技術(shù)中，認(rèn)知無(wú)線通信系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)是無(wú)線電研究的主要內(nèi)容，也是無(wú)線電未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著無(wú)線電技術(shù)在我國(guó)的不斷發(fā)展、進(jìn)步以及應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，無(wú)線電的科技研究?jī)?nèi)容逐漸復(fù)雜化。為保證無(wú)線電系統(tǒng)中各項(xiàng)傳輸技術(shù)的可靠性與安全性，確保有效發(fā)揮各種無(wú)線電技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在具體研究過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯恳庾R(shí)，結(jié)合社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，不斷拓展研究?jī)?nèi)容，為我國(guó)無(wú)線通信傳輸技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展保駕護(hù)航。

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作者:葉春生 單位:中通服建設(shè)有限公司