1．目的及意义

1.1 目的及意义

无线频谱资源作为一种有限的、不可再生的资源，在无线技术越来越发的、无线应用越来越广泛的的今天，已经变得极为宝贵。现阶段，世界各国的频谱分配政策普遍采用“静态分配”，这种分配方式的最大优点是授权和使用简单，并且可以最大程度地避免不同通信系统间的干扰；缺点是随着网络用户的增加，频谱资源匮乏，并且传统的静态频谱分配政策导致宝贵的无线频谱使用效率低下。特别是自联邦通信委员会（FCC）报告大多数许可频谱未得到充分利用。因此，引入动态频谱接入（DSA）作为当前频谱稀缺问题的解决方案。

认知无线电（CR）技术是DSA的关键技术，能够更好地利用频谱。认知无线电网络（CRN）是认知无线电的网络化，其主要组成部分是主网络和二级网络。主网络是最初拥有频谱许可的网络，二级网络是未经许可的网络，可以访问许可的频谱，为了共享频谱，二级网络必须调整其传输参数以保护主要传输参数。总之，认知无线电网络的核心思想是认知无线电具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的频谱空洞，并限制和降低冲突的发生。认知无线网络系统采用频谱感知、干扰避让、资源分配等技术接入授权频段，并避免引入干扰，从而在特定的频谱范围内实现频谱共享，提高频谱利用率。在认知网络中，为了实现预期的只能自适应功能，必须使用频谱感知、频谱共享和管理等新技术和新方法。虽然CR为频谱利用不足问题提供了一种很有前景的解决方案，但由于频谱的动态变化和不同应用场景的各种服务质量（QoS）要求，该技术面临着许多挑战。

1.2 国内外研究现状分析

认知无线电系统必须对授权用户有高度的灵敏度，这一要求的实现依赖于认知无线电的关键技术—频谱感知技术。近年来学术界对频谱感知技术进行了大量深入的研究。早期的频谱感知更侧重于单个认知用户对于所获得的抽样信号的分析和判定，随着研究的深入，通过优化感知系统的策略、协议等方面来提高频谱感知性能逐渐成为研究的主流。[1]总结了一些重要盲谱感知方法：能量检测器（ED）方法，最大最小特征值（MME）方法，最大特征值（ME）方法，协方差绝对值（CAV）方法等方法。除此之外，利用多天线的感知算法、基于小波变换的感知算法、基于序贯检测的频谱感知算法以及快速检测算法等都得到了一定的研究和发展。

在过去的15年中，认知无线电技术已经从算法设计到实际实施进行了广泛的研究。在[2]中提出了一种新的灵活的网络架构，称为认知容量收集网络（CCHN）。该架构能够受益于不具备CR功能的设备，建立可靠的公共控制信道，有效利用网络资源，为频谱拍卖提供网络侧支持，并保证统计端到端结束（e2e）QoS，为未来的CRN提供了非常有前景的解决方案。在[4]中介绍了三种CR频谱接入模型：交织、叠加和底层。重点介绍了解决底层CRN资源分配问题的常用技术和最新算法，这些技术可以分为启发式、优化、图论和博弈论。[7]提出了无线多媒体认知无线电网络（WMCRN），该研究可以根据多媒体服务或应用的需要调整其传输参数的灵活性，另外，在服务质量(QoS)基础上提出了新的性能标准——体验质量(QoE）。在[5]研究了基于马尔可夫的频谱预测技术，频谱推断被认为是一种与频谱感知互补的有效技术，用于捕获有关频谱演变和识别频谱空洞的相关信息。频谱预测以主动的方式，从已知的频谱占用统计数据推断无线电频谱的状态，是一种很有前景的技术。

在[6]中，研究了基于博弈论基础的信道分配模型，文中阐述了三种类型的博弈论模型，即非合作博弈、匹配博弈和合作博弈模型。非合作博弈各用户只在乎自身利益，旨在用户最大化自身效用。匹配博弈旨在最大化PU和CU两者的收益。合作博弈调用集中控制器来全局管理博弈，并且假定组内的用户是合作的而不是竞争的，旨在最大化组的总效用。

信道分配作为CR技术的重要组成部分，通过合理有效的信道分配方式可以极大地提高通信系统的性能。目前，认知网络中的各种关键技术的研究日趋成熟，不过也还存在一些技术难点。