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【摘要】随着通信技术的迅速发展和三网融合的不断加强，通信系统中，系统频率利用率较低的现象逐渐的显露了出来，并严重制约着通信事业的发展。在这一问题的规避中，认知无线电系统的出现有效的解决了这一问题，并促使着通信服务传输质量和传输速率的提高，在人们生活的各个角落中都发挥着重要的作用。基于此，文章从认知无线电系统的概念出发，先了解了无线电系统的具体情况，进而分析了认知无线电系统中的协作通信技术，并在此基础上，展开了对认知无线电系统和协作通信技术结合的研究。
【关键词】认知无线电；协作通信技术的研究
引言
在社会的不断进步和发展中，当前的社会已经进入到了信息社会时期，并促使着信息通信技术在人们生活各个方面的渗透。从通信技术的最终发展目标出发，通信自由是关键，而通信技术也在不受设备、时间、地点、内容的约束中发展出了无线通信技术。无线通信系统中，无线通道固有的衰落特征会对通信的质量产生严重的不良影响，而要想克服这个衰落期，还需要从认知无线电系统中的协助通信技术出发，将两者的技术优势有效结合，以此在充分发挥认知无线电系统中协作通信技术的基础上，大力推动无线通信技术的发展和进步。
1、认知无线电系统概述
1.1 什么是认知无线电
所谓认知无线电，就是指能够依据和无线环境的交互信息调整传输参数的无线电，是一种智能的频谱共享技术，具有感知能力和重新配置能力两个特征。通过感知能力，认知无线电能实时的和通信进行交互，并对自身的工作参数进行判断，来更好的适应动态无线环境；通过重新配置能力，认知无线电能够在调整工作参数（操作频率、传输功率、调制方式、通信技术）的基础上适应动态无线环境。结合认知无线电的定义和组织结构，在认知无线电网络系统的组成中，它主要具有主用户网络和次用户网络两个部分，其中，主用户网络包括主用户和主基站，而主用户也被称为授权用户，主要工作在特定的授权频段上，而非授权的用户不能对主用户的通信造成影响；在次用户的组网方式上，它具有一种和主用户网络相似的带基站组网方式，是一种不带基站的ad hoc组网方式，但在数据传输上，次用户只能占用频谱空洞传输数据，而不能像主用户那样占用固定的授权频段进行通信。
1.2 认知无线电关键技术
在认知无线电系统中，它主要具有频谱感知、自适应传输、频谱资源管理三种技术模式。首先，频谱感知技术是认知无线电技术中的核心，它的好坏对认知无线电系统性能的优劣产生着直接的影响，所指的是感知用户各种信号检测、采集和处理手段，确定当前频谱利用情况的一种技术模式。在频谱感知的计算中，可以通过能量检测法、循环平稳特征检测法、协方差矩阵检测算法、波形检测法来得出所需感知的频谱。其次，自适应传输技术主要应用在认知用户感知无线网络环境中，主用户的忙闲状态，能够自适应的进行数据的传输，有效避免信息传输中对主用户正常通信的干扰。
2、协作通信技术的研究
2.1 无线中继网络技术
如今，通信研究的重点都集中在了无线网络中，但在城市化建设不断加快的过程中，面对有线网络布线过程较为困难的问题，无线网络能够有效解决，并能够节省很多硬件上的资源。总所周知，无线网络具有传输损耗的问题，并主要表现在大尺度衰落和小尺度衰落上，其中，大尺度衰落的抑制可通过增加发生功率来实现，小尺度衰落的控制可通过协作分集技术来解决，而中继网络就是在两节点通信网络中增加中继节点，来帮助信源和信宿之间的通信，实现分集增益的目的。在无线中继网络技术中，它具有单向和双向两种中继网络。
2.2 协作分集的传授方案
通常，面对接受到信号的处理比较常用的是协作传输的方式，它具有放大转发、译码转发和编码协作三种模式。其中，放大转发模式是一种比较简单的中继处理模式，在中继接受到的信号经过路径损耗后，能量会有所衰减，此时，中继的作用就是在放大信号的功率后，再将信号转发出去，这是一种线性的处理方式。放大转发模式具有结构简单、中继处理不是很复杂、传输效率高的特点，但在放大有用信号功率的同时，会引入噪声放大效应，导致错误传播，此时就需要通过译码转发模式来有效避免噪声放大效应。译码转发模式就是将中继接受到的信息先进行解调解码操作，然后在将得到的信号按照约定的编码和调制方式进行编码。
3、认知无线电系统和协作通信技术的结合
3.1 协作频谱感知
受信道衰落的影响，单节点本地频谱的监测中会出现感知用户难以监测，或主用户位置不确定的情况，导致主用户的网络信号受到干扰。针对本地频谱检测中所遇到的这一问题，研究人员提出了协作频谱感知的概念。协作频谱感知中，它是由多个认知节点共同监测频谱，并把检测信息交互或汇聚到一个中心基站，由中心基站进行判决，判决完成后再将判决的结构发送给各个感知节点，以避免单节点频谱检测中的局限性。从协作频谱感知的方式出发，它具有集中式和分布式协作频谱感知两种方式，而目前的研究重点主要侧重于集中式协作频谱感知的研究上。集中式协作频谱感知中，本地频谱监测的对象是各认知节点，并分别展开监测，在监测完成后再将感知结构汇聚到信息融合中心，由信息融合中心根據一定的融合准则，判决处理各认知节点的感知，最后将判决结果发送给各个认知节点。在集中式协作频谱感知中，信息融合中心的存在，不仅是各认知节点处理判决感知信息的依据和融合准则，还对最终判决的性能起着重要的作用，对检测性能的好坏起着直接性的影响。
3.2 协作传输
协作传输的进行是依靠协作分集技术来实现的，它通过利用无线传输信道的广播通信特性，能够让单天线通信节点在多通信节点环境中对天线等物理资源彼此分享，实现类似MIMO系统的空间分集增益的获得。经相关研究结果显示，协作分集技术能够获得全部的空间分集增益，也就是说，在N个相互协作的节点中，所够获得的空间分集增益和信源节点中所具有的N个独立发送天线的空间分集增益是相同的。从这个研究可以证实，协作传输技术不仅对系统信道容量的提升有着积极的帮助，还能有效改善无线通信的服务质量。
结语
综上所述，通过本文对认知无线电系统概念和技术方式、协作通信技术，以及认知无线电系统和协作通信技术结合下技术模式的探讨，由此可以发现，认知无线电系统中协作通信技术已经成为无线网络的核心技术，但是，在具体的应用中还存在不同方面的细节问题，面对这些问题，网络信息技术研究人员需要加大科研力度，实现认知无线电系统和协作通信技术的真正结合，并展开多层次的分析和研究，这样才能将网络通信技术的优势更大的发挥出来，更好的服务于社会的方方面面。
参考文献：
[1]高明慧.基于分布式天线的认知无线电协作频谱检测技术的研究[D].厦门大学，2014.
[2]田雪玮.认知无线电中协作频谱感知技术的研究[D].南京邮电大学，2012.
[3]徐中伟.认知无线电系统中协作通信技术的研究[D].南京邮电大学，2013.
【关键词】认知无线电；协作通信技术的研究
引言
在社会的不断进步和发展中，当前的社会已经进入到了信息社会时期，并促使着信息通信技术在人们生活各个方面的渗透。从通信技术的最终发展目标出发，通信自由是关键，而通信技术也在不受设备、时间、地点、内容的约束中发展出了无线通信技术。无线通信系统中，无线通道固有的衰落特征会对通信的质量产生严重的不良影响，而要想克服这个衰落期，还需要从认知无线电系统中的协助通信技术出发，将两者的技术优势有效结合，以此在充分发挥认知无线电系统中协作通信技术的基础上，大力推动无线通信技术的发展和进步。
1、认知无线电系统概述
1.1 什么是认知无线电
所谓认知无线电，就是指能够依据和无线环境的交互信息调整传输参数的无线电，是一种智能的频谱共享技术，具有感知能力和重新配置能力两个特征。通过感知能力，认知无线电能实时的和通信进行交互，并对自身的工作参数进行判断，来更好的适应动态无线环境；通过重新配置能力，认知无线电能够在调整工作参数（操作频率、传输功率、调制方式、通信技术）的基础上适应动态无线环境。结合认知无线电的定义和组织结构，在认知无线电网络系统的组成中，它主要具有主用户网络和次用户网络两个部分，其中，主用户网络包括主用户和主基站，而主用户也被称为授权用户，主要工作在特定的授权频段上，而非授权的用户不能对主用户的通信造成影响；在次用户的组网方式上，它具有一种和主用户网络相似的带基站组网方式，是一种不带基站的ad hoc组网方式，但在数据传输上，次用户只能占用频谱空洞传输数据，而不能像主用户那样占用固定的授权频段进行通信。
1.2 认知无线电关键技术
在认知无线电系统中，它主要具有频谱感知、自适应传输、频谱资源管理三种技术模式。首先，频谱感知技术是认知无线电技术中的核心，它的好坏对认知无线电系统性能的优劣产生着直接的影响，所指的是感知用户各种信号检测、采集和处理手段，确定当前频谱利用情况的一种技术模式。在频谱感知的计算中，可以通过能量检测法、循环平稳特征检测法、协方差矩阵检测算法、波形检测法来得出所需感知的频谱。其次，自适应传输技术主要应用在认知用户感知无线网络环境中，主用户的忙闲状态，能够自适应的进行数据的传输，有效避免信息传输中对主用户正常通信的干扰。
2、协作通信技术的研究
2.1 无线中继网络技术
如今，通信研究的重点都集中在了无线网络中，但在城市化建设不断加快的过程中，面对有线网络布线过程较为困难的问题，无线网络能够有效解决，并能够节省很多硬件上的资源。总所周知，无线网络具有传输损耗的问题，并主要表现在大尺度衰落和小尺度衰落上，其中，大尺度衰落的抑制可通过增加发生功率来实现，小尺度衰落的控制可通过协作分集技术来解决，而中继网络就是在两节点通信网络中增加中继节点，来帮助信源和信宿之间的通信，实现分集增益的目的。在无线中继网络技术中，它具有单向和双向两种中继网络。
2.2 协作分集的传授方案
通常，面对接受到信号的处理比较常用的是协作传输的方式，它具有放大转发、译码转发和编码协作三种模式。其中，放大转发模式是一种比较简单的中继处理模式，在中继接受到的信号经过路径损耗后，能量会有所衰减，此时，中继的作用就是在放大信号的功率后，再将信号转发出去，这是一种线性的处理方式。放大转发模式具有结构简单、中继处理不是很复杂、传输效率高的特点，但在放大有用信号功率的同时，会引入噪声放大效应，导致错误传播，此时就需要通过译码转发模式来有效避免噪声放大效应。译码转发模式就是将中继接受到的信息先进行解调解码操作，然后在将得到的信号按照约定的编码和调制方式进行编码。
3、认知无线电系统和协作通信技术的结合
3.1 协作频谱感知
受信道衰落的影响，单节点本地频谱的监测中会出现感知用户难以监测，或主用户位置不确定的情况，导致主用户的网络信号受到干扰。针对本地频谱检测中所遇到的这一问题，研究人员提出了协作频谱感知的概念。协作频谱感知中，它是由多个认知节点共同监测频谱，并把检测信息交互或汇聚到一个中心基站，由中心基站进行判决，判决完成后再将判决的结构发送给各个感知节点，以避免单节点频谱检测中的局限性。从协作频谱感知的方式出发，它具有集中式和分布式协作频谱感知两种方式，而目前的研究重点主要侧重于集中式协作频谱感知的研究上。集中式协作频谱感知中，本地频谱监测的对象是各认知节点，并分别展开监测，在监测完成后再将感知结构汇聚到信息融合中心，由信息融合中心根據一定的融合准则，判决处理各认知节点的感知，最后将判决结果发送给各个认知节点。在集中式协作频谱感知中，信息融合中心的存在，不仅是各认知节点处理判决感知信息的依据和融合准则，还对最终判决的性能起着重要的作用，对检测性能的好坏起着直接性的影响。
3.2 协作传输
协作传输的进行是依靠协作分集技术来实现的，它通过利用无线传输信道的广播通信特性，能够让单天线通信节点在多通信节点环境中对天线等物理资源彼此分享，实现类似MIMO系统的空间分集增益的获得。经相关研究结果显示，协作分集技术能够获得全部的空间分集增益，也就是说，在N个相互协作的节点中，所够获得的空间分集增益和信源节点中所具有的N个独立发送天线的空间分集增益是相同的。从这个研究可以证实，协作传输技术不仅对系统信道容量的提升有着积极的帮助，还能有效改善无线通信的服务质量。
结语
综上所述，通过本文对认知无线电系统概念和技术方式、协作通信技术，以及认知无线电系统和协作通信技术结合下技术模式的探讨，由此可以发现，认知无线电系统中协作通信技术已经成为无线网络的核心技术，但是，在具体的应用中还存在不同方面的细节问题，面对这些问题，网络信息技术研究人员需要加大科研力度，实现认知无线电系统和协作通信技术的真正结合，并展开多层次的分析和研究，这样才能将网络通信技术的优势更大的发挥出来，更好的服务于社会的方方面面。
参考文献：
[1]高明慧.基于分布式天线的认知无线电协作频谱检测技术的研究[D].厦门大学，2014.
[2]田雪玮.认知无线电中协作频谱感知技术的研究[D].南京邮电大学，2012.
[3]徐中伟.认知无线电系统中协作通信技术的研究[D].南京邮电大学，2013.