基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究

王正

摘 要：随着社会的进步，科学技术的不断提升，促进了无线电监测技术的飞速发展，使其内容更加的丰富，出现了越来越多先进的技术，其中包括了认知无线电频谱检测技术，这项技术的出现进一步提高了无线电检测技术的性能，更好地对信号干扰源进行定位，为无线电更好的传播提供了一定帮助。为了使人们对这项技术更好的了解，本文对基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测进行了研究，首先，对无线电监测技术进行了简单的分析，然后具体的对认知无线电频谱监测技术进行了探讨，为推动我国无线电技术更好发展贡献出自己的一份力量。

关键词：无线电监测技术；认知无线电；频谱检测技术

中图分类号： TN014 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）05-178-2

0 引言

当前阶段中，无线电技术被广泛的应用到了各个领域当中，为推动社会的发展起到了重要作用。但是，在对其应用的过程中，常常会受到资源不足的影响，而使其出现各种问题，严重制约了无线电技术的正常应用。因此，合理地对频谱进行检测具有重要的意义。

1 无线电监测技术

当前阶段中，加强了各种类型无线电设备的应用，从而产生出了一项新的技术，即无线电检测技术，这项技术应用的过程中，利用相应的方法对信号进行监听与测量，分析出其中包含的信息，从而确定其是否为有效的信号，并对不良信号进行处理，从而使无线电设备更好地运行。无线电监测网络中主要包括了控制中心、固定监测测向站、搬移站等五个模块，通过拓扑的方式连接到一起，从而完成整个监测工作，如图1所示。

根据监测技术中功能的不同，还可以将其分为两个系统，一种为监测系统，该系统监测的范围较广，可以对30～3000MHz频段的信号进行监测，不仅具有较高的监测效率，能够准确地确定出若干个频率信号的分布，而且能对背景噪声进行一定的了解。并且，该系统运行的过程中，设定出不同的门限，可以对频道利用率以及信道占用度进行任意时间段内的测量统计。从信号分析的角度来说，可以对信号的频率、功率等所有参数进行监测，并根据监测的结果与台站数据库进行对比，从而确定出非法信号；另一种为测向系统，该系统运行的过程中，通过各测向站的监测，收集相应的数据，对数据分析与处理后绘制出相应的概率图，并利用收敛统计的方法，将其有效的体现到电子地图中。当信号为合法信号时，会将其与台站数据库进行对比，从而核实信号源的身份，根据信号源的身份来变更定位结果[1]。

2 认知无线电频谱检测技术

2.1 单点频谱检测技术

①匹配滤波器法。利用该种方法进行检测时，可以获得最大的信噪比，其冲激响应可以利用公式h（f）=KS（f）×edf表示，式中，K为常数，S（f）表示频谱函数。实际运行的过程中，识别出信号当中的信息，并通过这些信息实现与待测信号的时域和频域上的同步，从而将信号恢复到原本的状态。但是，由于环境中通常会存在很多的信号，无法提前了解信号的参数。因此，该技术的检测效果不是很好[2]。

②能量检测。利用该种方式对频谱进行检测时，不会受到引号种类的影响，只是在检测之前，根据信号有、无的情况，对信号功率进行假定，从而完成整个检测工作。该技术运行的过程中，首先将信号在一定时间内的功率进行收集，并求出其平均值，并将其与预设门限进行比较，从而确定出其是否为合理的信号。对该检测技术进行衡量时，通常利用Marcum Q函数完成的，假设宽带为W，检测用时为T，预设门限为V′t，求得虚警概率为：Pf=，式中Γ（a，b）表示为伽玛函数，从而推断出检测概率：Pd=QTM（，），式中QTM（，）为Marcum Q函数。利用该种方法检测时，门限常常会受到噪声因素的影响，使两者融合到一起，对检测的结果造成了影响[3]。

③周期特性检测。通过对信号与噪声进行对比研究可以发现，两者之间存在一个非常明显的特点，即信号具有周期性的特点，而噪声则没有这一特点。因此，在该特点的基础上研究出了周期性检测的方式。根据 Fourier函数可以发现，当信号存在周期性的特点时，具有以下公式：R=（τ）=×

fx（t+τ/2）x*（t+τ/2）edt，求出的结果即为循环自相关强度，同时，谱相关函数为S=Resp（-2jπfτ）dτ，实际应用的过程中，主要通过以下三个流程完整检测工作：根据信息的实际情况，产生相应的函数S，而数据内信息的含量具有一定的限度，从而使其數据长度在一定的范围内。因此，可以根据信息的长度对R进行预测；其次，利用该函数进行搜索，获得相应的循环频率，即寻找出最大值；最后，根据寻找出的最大值，最初判断[4]。

2.2 多点协作频谱检测技术

①相关检测技术。利用该技术检测时，需要根据PU信号，在SU中插入相应的导频，并将其与现有的序列相关，接收端的滤波器会对这一相关性进行检测，不仅可以提取到醉倒的信噪比，而且检测的时间更少。利用该方法时，对信息的准确程度具有非常高的要求，如信息的准确性较低，会对最终的结果造成很大的影响。同时，对信相关号调解时，要保证两者同步的进行。

②特征检测技术。不同的信号当中，具有不同的特征，利用该种方法对信号进行检测时，通过这些特征来完成检测工作的。该方法检测的过程中，会根据信号的不同特征，绘制出相应的信号普，该图谱具有一个非常明显的优势，即受到其他信号干扰时，也能够在图谱中仔细的辨别出来。

③本振泄漏功率检测技术。接收机工作的过程中，需要对高频信号进行一定的处理，从而产生了相应的频率的信号，而低频信号的传播性更强。因此，这些信号传输的过程中，会通过天线传播到外界中。所以，利用该种方式进行检测时，通过对接收机本振泄露功率进行检测，寻找出是否存在泄露的信号，从而确定出接收机是否处于运行状态。

④干扰温度检测技术。接收机运行的过程中，常常会产生一定的温度，同时环境也会存在一定的温度，这些温度会对检测造成一定的干扰，如接收机的干扰温度较低时，不高于最大限度时，通过对接收机进行调整，可以有效地对相应的频段空洞进行应用。如果应用该技术，干扰温度较大，高于限定温度很多时，说明该区域的频带存在问题，通信性能非常低，使用的效果不是很好，应立即将其关闭。如干扰温度较低，说明频带良好，通行性能较强，能够很好的对其进行应用，可以将接收器连接到该频带当中[5]。

3 总结

综上所述，当前的无线电监测技术当中，认知无线电具有重要的作用，而在该技术中，根据其性能的不同，可以分为很多不同的技术，不同的技术具有不同的优缺点。因此，实际应用的过程中，需要结合检测的实际情况，选择出最合理的技术进行应用，使检测结果更能符合要求，推动无线电监测技术更好的发展。

参 考 文 献

[1] 刘志强，余莉，韩方剑，等.应急通信系统中基于认知无线电的动态频谱分配技术方案[J].数字技术与应用，2016（02）：50-52.

[2] 张纳温，李树彬，李松，等.基于STFT-WVD联合的认知无线电频谱感知分析与仿真[J].无线电工程，2016（05）：22-24+98.

[3] 刘毅.基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究[J].电子制作，2015（07）：29.

[4] 李鑫滨，韩松，刘志新，等.基于次用户检测能力的认知无线电频谱共享博弈[J].北京理工大学学报，2015（04）.