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当今社会,人们对于无线通信质量的要求越来越高,从传统的语音电话业务发展到各种多媒体业务,这需要更高的无线数据传输速率。针对自然的无线通信频段来说,目前的频谱管理机构所采取的是固定频谱分配策略。这种固定的频谱分配机制已经不能满足不断增长的高速率无线通信设备对于无线频谱资源的需求。在这种背景下,研究人员提出的认知无线电技术被广泛认可,正逐渐成为下一代数字移动无线通信系统中的关键性技术。认知无线电可以理解为一种智能的无线电系统,它能够检测周围的电磁环境并且动态自适应地调整自身参数以满足系统的操作需求。认知无线电能使无线通信系统的数据吞吐量最大化、增强系统的抗干扰性能、改善系统的互操作性。认知无线电发展至今,科研人员投入了巨大的研究热情,其中频谱检测技术受到的关注度最高。频谱检测技术的目的在于准确得到主用户的无线信道占用状况。
本文阐述了认知无线电技术提出的背景和意义,然后列举了国内外研究机构对认知无线电的研究状况。接着对目前已有的频谱检测技术进行介绍和对比。主要内容是针对协作频谱检测中的性能优化问题进行了广泛而深入地研究。从两个方面来论述协作频谱检测技术的优化问题。第一,考虑到认知网络中认知终端检测性能存在的差异性,建立了基于协作频谱检测的数学模型,利用凸优化理论和相关方法求解问题的最优解从而合理分配每个认知终端的频谱检测次数,达到系统整体检测性能最优,并且给出了仿真结果。第二,从系统级角度为出发点,以协作频谱检测相关原理为基础,通过合理分配认知终端进行多信道检测以达到宽带频谱检测的要求,这种检测方式称为联合频谱检测。联合频谱检测的性能优化问题是一种指派问题,即针对认知终端对各信道检测性能的差异性,将对各信道的频谱检测任务合理分配至各认知终端。本文给出了一种基于迭代思想的匈牙利算法以较低的时间复杂度求解了该指派问题并给出了相关结论。