频谱感知是认知无线电系统的基本功能，是实现频谱管理、频谱共享的前提。所谓的“感知”就是在时域、频域和空域多维空间，对被分配给授权用户频段不断地进行频谱检测，检测这些频段内主用户是否工作，从而得到频谱的使用情况。如果该频段未被授权用户占用，那么该频段被称为“频谱空穴”，认知用户可以临时使用频谱空穴。结合上述的模型，通常有匹配滤波检测、能量检测和周期平稳过程特征检测三种检测感知用户发生源方案。

匹配滤波检测是信号检测中的一种比较常用的方法，它能够使接收信号的信噪比最大化。在认知无线电设备中使用匹配滤波器，实际上完成的是解调授权用户的信号，这样认知无线电用户就要知道授权用户的物理层和媒体控制层的信息，利用这些来实现与待测信号在时域和频域上的同步，从而解调信号。这种检测方法的优点是可以在很短时间内完成同步而提高信号的处理增益，缺点是必须要认知用户掌握每一类授权用户的各种信息。

能量检测是一种非相干的检测方法，它只需要知道被检测频段内信号的能量。为了测量接收信号的能量，需要对带通滤波器的输出信号进行平方运算并在观测时间段内进行积分，将积分器的输出和固定门限值相比较。这种检测方法由于受到检测门限的限制，感知精度不高，通常用于粗略感知阶段。

衡量能量检测性能时，一般假设传输信道是高斯分布的，噪声是零均值的高斯白噪声。设接收信号通过带宽为 的滤波器，检测时间为 ，设门限为K，则虚警概率为：

是接收信号和噪声的方差。

周期平稳过程特征检测可以提取出调制信号的特有特征，如正弦载波、符号速率以及调制类型等。这些特性均通过分析频谱相关性函数来检测。频谱相关性函数的主要优势是它可以从调制信号功率中区别噪声能量，前提是该噪声为不相干广义平稳信号，而调制信号是在信号周期插入冗余后形成的周期平稳且频谱相干的。在未知噪声、功率变化噪声及强干扰环境下，周期平稳过程特征检测比其他检测更有优势。谱相关检测模型如图4所示。

假设信号为循环平稳并且功率有限，则定义循环自相关函数(CAF)为

其中参数 叫做循环频率，每个循环频率都是信号持续时间T的整数倍。当 时，CAF和CSD就是通常所说的自相关函数和功率谱密度。不同的信号具有不同的循环功率谱，可以利用此特性来检测输入信息，其判决方法为

从研究认知无线电的关键技术出发，结合应急通信的要求与特殊性，可以将其两者有机的结合起来。运用认知无线电技术的频谱感知技术，解决了应急通信中的中频信道拥堵而高频段频谱利用率低下的问题，使灾后的通信线路得到了最大化的改善，应急通信系统的建立为救灾工作节约了宝贵的时间，同时也为发展和建设应急通信系统提供了新的思考模式和技术前景。（作者：长江大学电信学院 罗凡 陈金鹰）

（转自：比特网）