认知无线电的本地频谱感知技术研究Read课件.ppt
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1、认知无线电的本地频谱感知技术研究 053122 邵伟键第1页,共25页。通信现状大量的可用频谱已被分配天线尺寸和电磁波传输性质的限制频谱分配机制陈旧寻求新的频谱分配机制并研究新的通信系统认知无线电是关键技术第2页,共25页。研究现状1 美国国防高级研究计划署(DARPA)资助的下一代无线通信(xG)项目:系统方法和关键技术2 美国Rutgers 大学winlab 实验室正在做一个有关认知无线技术的国家自然科学基金项目:设计和建立一种灵活的高性能的认知无线电平台的模型3 英国的移动电信技术虚拟中心进行自适应射频技术的研究:自适应射频技术4 欧洲通信协会资助的DRIVE,OverDRiVE 和TR
2、UST 项目主:在混合的多无线电网络中频谱的动态分配和流量控制5 国家863 计划基金:认知无线电系统中的合作及跨层设计技术、空间信号检测和分析及QoS 保证机制等第3页,共25页。认知无线电定义:“认知无线电”是可以根据环境变化改变传送端参数的无线电。应用:用于自适应频谱管理的工具和技术,子系统的研发智能天线、传感器和接收机,自适应调制和波形技术等。是下一代网络动态使用频谱的键。意义:认知无线电可以在没有用户使用授权频段的时候使用这个频段,极大地提高了频谱利用率,弥补了固定频谱分配的缺陷,正是下一代网络的关键技术。第4页,共25页。认知无线电的特性与功能:特性:v认知能力认知能力:认知能力就
3、是从环境中获取感知信息的能力。用复杂的技术获得环境瞬时的空间的变量并避免对其他用户的干扰。v重置能力重置能力:认知能力感知频谱,而重置能力则使无线电可以动态的配置硬件参数。使其可以在不同的频率上发送和接收,还可以使用由硬件设备支持的不同传送接入第5页,共25页。认知无线电的功能四大功能频谱感知:判断哪些频谱是可用的,并探测当用户工作 在一个已授权的频段上时是否存在授权用户频谱管理:选择最优的可用信道使用频谱共享:调整与其他用户的信道接入,为几个xG 用户 提供适当的频谱安排方法频谱移动:在检测到授权用户时空出信道,迁移到其他的 频段上第6页,共25页。频谱感知通常在接收端进行干扰温度的测量,并
4、搜寻“频谱空洞”,将获得的信息通过系统预设的反馈信道传送至发送端,并据此进行发射功率控制处理和动态频谱管理.不仅仅在“频谱空洞”的搜寻和判定中起关键作用,而且在系统的通信过程中,它还需要负责频谱状态的实时监测.为高层的频谱管理提供辅助。比较准确地判定射频信号碰撞事件,使认知无线电系统能够尽快进行主动退避,避免过多地影响原有授权用户的通信。频谱感知的分类关键字:频谱空洞,干扰温度,关键字:频谱空洞,干扰温度,TInt=(N+I)/(KB)第7页,共25页。影响频谱空洞感知的因素1,环境因素(无线信道)v A 路径损耗,接收到信号功率会随着接收端和发送端之间的距离而减小。v B 阴影,会导致接收信
5、号的功率的波动,从而导致覆盖漏洞。2,专属地区:专属地带是指频段空闲并可以被待服务用户使用的地区。v A主用户正巧在专属地带以外,此时频谱空洞的识别不应该对主用户的干扰敏感。v B在联合传播网络上的无线传播,在很低的传送功率上工作。动态的频谱管理算法必 须可以处理微弱的无线传播。3,将来使用的预期容量:在特定地理位置和特定时间检测频谱空洞只适用于那个特定的时间。v A持续监控可能的频谱空洞。v B处理主用户可能性的多种频谱路径需要一种频率自己使用。第8页,共25页。频谱感知的物理结构认知无线电发送接收机的主要结构组成有前端和基带处理部分。每个部分都可以随着时变的RF环境重新配置。RF前端:接收
6、到的信号被放大混频并A/D转换。基带处理部分:信号被调制/解调、编码/解码。第9页,共25页。匹配滤波器检测法v适用范围:对授权用户信息比较了解的频谱环境当中,例如超高频的电视频段、有同步信道的CDMA系统等等。v检测原理:滤波器输出由输出信号和输出噪声两部分组成,将输出y(t)与门限作比较,y(t)则判决有信号。第10页,共25页。特点:v匹配滤波器法的最大特点就是输出的信噪比达到最大,从而使错误判决概率达到最小。性能分析:v优点:可以在很短的时间内完成同步而提高信号的处理增益;v缺点:要求认知用户掌握每一类授权用户的各种信息。第11页,共25页。能量检测法v适用范围:由于只关心信号的能量,
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