随着互联网时代的到来，人们对无线通信的需求日益提高，无线通信是通过使用频谱资源实现的,随着通信事业的发展,通信业务不不断扩大，频谱资源却日渐紧俏，现有的频谱资源存在很大程度的浪费，资源利用率比较低。如何通过有限的频谱资源进行有效的通信成为通信业发展的一个瓶颈问题。为了有效利用频谱资源，传统的频谱资源分配策略已经很难适应当今社会对通信的需求，为改变独占的方式，引入了认知无线电技术，其中频谱检测是认知无线电技术的基础，在频谱检测中能量检测方法应用最为广泛，它不需要提前获知授权用户的先验知识便可以判别主用户的存在。本文针对基于能量检测的频谱检测技术展开论述，主要包括以下内容：
第一章首先介绍了认知无线电的背景以及本文的研究意义，分析了认知无线电技术的基本思想。然后对认知无线电技术的产生和发展做了比较全面的说明，说明了认知无线电的定义以及其发展历程。
第二章主要对认知无线电中的频谱检测技术做了分析，频谱检测技术主要分为单用户感知和多用户协同感知两种，其中单用户感知方法中又可以通过基于发射机还是基于接收机进行的检测分成两种。单用户感知技术中基于发射机的检测技术主要包括匹配滤波器检测、能量检测和循环性平稳特性检测三种；而基于接收机的检测方法主要包括基于干扰的检测和基于本镇泄露的检测。而协同感知则是通过数据融合的方式，整合了多个单用户的感知结果进行综合判断。其中重点介绍了基于能量检测的频谱检测方法。
第三章本章主要介绍了几种在典型衰落信道情况下的能量检测。并对常见的衰落信道有瑞丽分布、莱斯分布、Nakagami分布做了详细的推到，求出它们的检测概率和虚警概率，并通过仿真分析了各自的性能。考虑到在阴影效应、多径衰落以及隐藏终端等问题影响下，单个用户判决结果不准确的问题，分析了协作检测的方法。
第四章分析了各个衰落信道下的性能以及它们之间的联系并做了对比分析。然后对集中式协作方式进行介绍，常见的的协作方式有硬判决和软判决，其中硬判决是指各个认知用户通过各自的能量检测后本地得出判决结果，然后所有的认知用户将判决结果发送到信息融合中心进行综合判决。而软判决与硬判决不同，它不是直接将本地判决结果传送给信息融合中心，而是将各个认知用户的能量检测结果发送到信息融合中心进行综合判决。最后通过仿真分析了协作检测的效果。
干扰早无线电中是一个重要的概念。干扰通常只存在于信号的接收端，针对认知无线电中干扰的问题，FCC提出了一种新的干扰检测概念——干扰温度。发射基站基于该理论模型，有意识的降低本身的发射功率，使得在信号的接收端，可以将认知无线电信号视为干扰信号[15]。在干扰温度的模型中，认知用户所发射的信号到达主用户的接收机时，其功率应该接近噪声功率，不至于对授权信号产生影响，这样当信号出现时，一些频率点的功率值会超过原来的噪声功率，噪声电平升高，干扰温度模型采用干扰温度来作为门限，即主用户能忍受的干扰程度的最大值最为门限阀值。因此，只要认知用户的信号没超过干扰温度的门限值，认知用户就可以使用授权用户的频段进行通信，当授权用户允许认知用户接入时,就会出现新的干扰增加,只要认知用户的新增干扰没有突破这个干扰温度界限，就不会对授权用户的正常通信造成不适当干扰，虽然整体来说对授权用户有所影响，但是这种方法实现了频段共享。
授权用户存在时，其通信过程中必然会有能量的泄露，本振功率泄露检测就是基于泄露功率来进行检测的一种主用户接收机检测方法。但是通过认知节点还不能对泄露功率进行直接检测，这是因为无法知道授权用户的信号接收天线的具体位置。若要采用本振功率泄露检测，则必须在授权用户接收机处放置一个较小的传感器节点，通过该传感器来侦测本振功率泄露情况并判定接收机转向哪个信道。然后将该信息通过一个可靠的独立信道传送给认知无线电检测节点[16]。
以上介绍的是基于单用户频谱检测的方法，但由于实际通信信道中存在的的多径衰落，阴影效应以及遮蔽效应等问题的影响，使得单用户检测的精度受到严重影响，此时很难通过单一用户的判断结果执行下一步动作。不仅如此还存在其他单用户不能确定的情况，比如在图1-5中，存在四个认知用户，和一个授权用户，授权用户的发射机发射的信号的覆盖范围是R，这次范围之内认知用户可以接受并检测到信号存在，但在阴影效应及遮蔽效应的影响可能有的认知用户接受信号强度好，有的则差，还有的不在接受范围之内所以根本接受不到信号无法对授权用户进行判断，为此单一用户此时检测能力受到了限制，为解决这种问题可以通过多用户协作的方式进行检测判断。
协作检测一般包含两个步骤：首先每个单用户独立进行频谱检测并将检测结果发送给决策中心；然后决策中心通过检测结果按照一定的合并算法进行数据融合,从而判决是否检测到主用户信号。在集中式协作检结构中配有有专门的决策中心，而在分布式协作检测结构中，决策中心由其中一个认知用户充当[17]。根据决策中心采取的决策策略的不同，协作检测可以分为硬判决协作和软判决协作两种类型：分别是硬判决协作和软判决协作，这两种方式将在本文以下的章节中重点介绍。
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