王 焕，吴 斌

(1.中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621900；2.西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621010)

0 引 言

随着移动无线网络及物联网的快速发展，智能终端设备数量迅猛增长，同时由于通信技术的发展和数据处理速度的不断提高，人们对高速率无线通信的需求和频谱资源紧缺的矛盾日益突出。但由于频谱资源的静态分配机制，部分授权频谱占用率极低，频谱资源紧缺和频谱利用率低的矛盾凸显了静态频谱分配机制的弊端，因此人们提出了基于认知无线电的动态频谱共享机制。认知无线电的提出一方面是为了解决当前日益严重的频谱资源紧缺问题，另一方面是为了提高通信质量，其中频谱感知是前提和关键技术，但当前的宽带频谱感知技术要么算法复杂度高，要么硬件实现难度大。

为了减小宽带频谱感知技术在硬件和计算复杂度上的开销，研究人员提出了基于预测的频谱感知方法[1]，即如果认知用户能从有限的频谱数据中通过学习、分析和预测的方法，推断频谱未来时刻的状态，不仅能获得某个时隙的占用状态，而且能更加科学、主动地进行频谱管理和优化[2]。基于多步预测的频谱感知方法先预测未来多个时刻的信道状态，再根据业务需求选择预测结果为连续空闲的信道进行频谱细感知，节省感知时间。

1 基于多步预测的宽带频谱感知系统模型

目前，基于预测的认知无线电通信还主要是先预测、后感知、再动态接入的模式，基于单步预测和频谱感知的认知通信模型如图1所示[3]，每个时隙的长度根据具体通信需求设置，认知用户在每次接入前都要进行频谱预测和感知，此过程占用大量的数据传输时间。……