認知無線電技術(shù)

一、收無線電的定義1、 JosephMitola對認知無線電的定義1999年，JosephMitola在他的學(xué)術(shù)論文中首先提出了認知無線電的概念，并描述了認知無線電如何通過“無線電知識描述語言(RKRL，RadioKnowledgeRepresentaTIonLanguage)"來提高個人無線業(yè)務(wù)的靈活性。隨后，JosephMitola在他的博士論文中詳細探討了這一理論。他認為：認知無線電應(yīng)該充分利用無線個人數(shù)字設(shè)備和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)在無線電資源和通信方面的智能計算能力來檢測用戶通信需求，并根據(jù)這些需求提供最合適的無線電資源和無線業(yè)務(wù)。Mitola的認知無線電的定義是對軟件無線電的擴展。認知無線電以軟件無線電為平臺，并使軟件無線電智能化。2、 FCC的認知無線電定義JosephMitola定義的認知無線電強調(diào)“學(xué)習(xí)”的能力，認知無線電系統(tǒng)需要考慮通信環(huán)境中的每一個可能參數(shù)，然后做出決定。相比于JosephMitola的定義，F(xiàn)CC針對頻譜有效分配問題對認知無線電做出的定義更能為業(yè)界所接受。在2003年12月的一則通告中，F(xiàn)CC對認知無線電作出如下定義認知無線電是能夠與所處的通信環(huán)境進行交互并根據(jù)交互結(jié)果改變自身傳輸參數(shù)的無線電。FCC對認知無線電的這個定義主要是基于頻譜資源分配和管理問題提出的。目前無線頻譜資源的規(guī)劃和使用都是由政府制定的，無線通信設(shè)備對頻譜的使用需要經(jīng)過政府的許可。而固定的頻譜分配政策導(dǎo)致了頻譜不能有效利用的問題。比如分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻帶經(jīng)常超負荷，而共用頻帶沒有充分使用等。而且頻段的利用率在不同的時間和空間也有所不同。3、其他的認知無線電定義除了JosephMitola和FCC外，還有很多學(xué)者對認知無線電進行了定義。比如，SimonHaykin結(jié)合JosephMitola和FCC的觀點，對認知無線電做出如下定義：認知無線電是一個智能無線通信系統(tǒng)，它能感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過實時改變傳輸功率、載波頻率和調(diào)制方式等系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)適應(yīng)外界環(huán)境的變化，從而達到很高的頻譜利用率和最佳通信性能。二認知無線電特點對環(huán)境的感知能力：此特點是CR技術(shù)成立的前提，只有在環(huán)境感知和檢測的基礎(chǔ)上，才能使用頻譜資源。頻譜感知的主要功能是監(jiān)測一定范圍的頻段，檢測頻譜空洞。對環(huán)境變化的學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)性：此特點體現(xiàn)CR技術(shù)的智能性，在遇到主用戶信號時，能盡快主動退避，在頻譜空洞間自如的切換。通信質(zhì)量的高可靠性:要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)任何時間任何地點的高度可靠通信，能夠準確地判定主用戶信號出現(xiàn)的時間、地點、頻段[2]等信息，及時調(diào)整自身參數(shù)，提高通信質(zhì)量。系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)性：CR設(shè)備可根據(jù)頻譜環(huán)境動態(tài)編程，也可通過硬件設(shè)計，支持不同的收發(fā)技術(shù)?？梢灾貥?gòu)的參數(shù)包括：工作頻率、調(diào)制方式、發(fā)射功率和通信協(xié)議等。三、認知無線電原理認知無線電原理如圖1所示，由圖可看出，CR設(shè)備對周圍環(huán)境感知、探測、分析，這種探測和感知是全方位的，應(yīng)對地形、氣象等綜合信息也有所了解。由此圖也可得出,CR是高智能設(shè)備，應(yīng)包含一個智能收發(fā)器。有了足夠的人工智能，它就能吸取過去的經(jīng)驗對實際情況進行響應(yīng)，過去的經(jīng)驗包括對死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。它的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向應(yīng)用的真正原因。當(dāng)CR用戶發(fā)現(xiàn)頻譜空洞，使用已授權(quán)用戶的頻譜資源時[3],必須保證它的通信不會影響到已授權(quán)