电磁频谱感知教学实验系统的设计与实现

余 婷，顾 浩，胡 静，宋铁成，沈连丰

(东南大学信息科学与工程学院，江苏南京 2100096)

0 引言

由于通信行业的迅速发展，频谱资源紧张的问题日益严重，如何提高频谱利用率成为人们非常关注的技术问题。J.Mitola博士提出的认知无线电CR(Cognitive Radio)作为一种新型的频谱共享技术，通过智能感知并机会式利用授权频段中的频谱空穴(即已分配给授权用户但未被其占用的空闲频谱)，实现了不可再生频谱资源的再次利用。为有效解决当今无线网络资源紧张与频谱利用率不高这一矛盾开辟了新的领域［1-3］。

频谱感知是认知无线电系统采用机会频谱接入方式与主用户共享的基础。通过频谱感知，认知设备可以判断特定频段内的信号是有效信号还是随机波动的噪声，从而确定这一频段是否正在被主用户或其他次用户使用。只有授权频段处于空闲状态时，次用户才可以动态接入该频段。通过频谱感知获得信息，保证了次用户无冲突地接入授权空闲频段。

在电磁频谱感知的教学中，学生主要做仿真研究，集中在认知无线电物理层和MAC层的关键技术、协议体系结构、应用场景分析等方面，没有应用化的教学实验系统出现。因此，在以往的教学中，学生无法获得对频谱感知过程的直观认识。为了提高教学效果，本文应用认知无线电的思想设计了一个教学实验平台，动态演示无线网络中非授权用户的智能接入过程，并加入载波检测和算法控制，使原理得以清晰完整的呈现，有效辅助理论教学。……