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認知無線�
閱讀�21552時間�2011-09-15 11:19:11

  認知無線電(Cognitive Radio,CR)是指一種包含一個智�收發(fā)�無線通信技�(shù),該收發(fā)器能智能檢測出哪些波段未被占用以及哪些波段正在被使用,當檢測出某些波段未被占用時,CR系統(tǒng)就可以暫時使用該波段進行通信�

提出的背�

  隨著無線通信技�(shù)的飛速發(fā)展,頻譜資源變得越來越緊�。尤其是隨著無線局域網(wǎng)(WLAN)技�(shù)、無線個人域網(wǎng)�(luò)(WPAN)技�(shù)的發(fā)�,越來越多的人通過這些技�(shù)以無線的方式接入互聯(lián)�(wǎng)。這些�(wǎng)�(luò)技�(shù)大多使用非授�(quán)的頻段(UFB)工�。由于WLAN、WRAN無線通信�(yè)�(wù)的迅猛發(fā)�,這些�(wǎng)�(luò)所工作的非授權(quán)頻段已經(jīng)漸趨飽和。而另外一些通信�(yè)�(wù)(如電視廣播�(yè)�(wù)等)需要通信�(wǎng)�(luò)提供一定的保護,使他們免受其他通信�(yè)�(wù)的干�。為了提供良好的保護,頻率管理部門專門分配了特定的授權(quán)頻段(LFB)以供特定通信�(yè)�(wù)使用。與授權(quán)頻段相比,非授權(quán)頻段的頻譜資源要少很多(大部分的頻譜資源均被用來做授�(quán)頻段使用)。而相當數(shù)量的授權(quán)頻譜資源的利用率卻非常低。于是就出現(xiàn)了這樣的事實:某些部分的頻譜資源相對較少但其上承載的業(yè)�(wù)量很�,而另外一些已授權(quán)的頻譜資源利用率卻很�。因此,可以得出這樣的結(jié)論:基于目前的頻譜資源分配方�,有相當一部分頻譜資源的利用率是很低的�

  為了解決頻譜資源匱乏的問�,基本思路就是盡量提高�(xiàn)有頻譜的利用率。為�,人們提出了認知無線電的概念。認知無線電的基本出�(fā)點就是:為了提高頻譜利用率,具有認知功能的無線通信�(shè)備可以按照某種“伺機(Opportunistic Way)”的方式工作在已授權(quán)的頻段內(nèi)。當�,這一定要建立在已授權(quán)頻段沒用或只有很少的通信�(yè)�(wù)在活動的情況�。這種在空�、時域和頻域中出�(xiàn)的可以被利用的頻譜資源被稱為“頻譜空洞�。認知無線電的核心思想就是使無線通信�(shè)備具有發(fā)�(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用的能力�

  當非授權(quán)通信用戶通過“借用”的方式使用已授�(quán)的頻譜資源時,必須保證他的通信不會影響到其他已授權(quán)用戶的通信。要做到這一�,非授權(quán)用戶必須按照一定的�(guī)則來使用所�(fā)�(xiàn)的“頻譜空洞”。在認知無線電中,這樣的規(guī)則是以某種機器可理解的形式(如XML語言)加載到通信終端�。由于這些�(guī)則可以隨時根�(jù)頻譜的利用情�、通信�(yè)�(wù)的負荷與分布等進行不斷的調(diào)�,因此通過這些�(guī)�,頻譜管理者就能以更為靈活的方式來管理寶貴的頻譜資��

特點

  1.對環(huán)境的感知能力

  2.對環(huán)境變化的�(xué)�(xí)能力

  3.對環(huán)境變化的自適�(yīng)�

  4.通信�(zhì)量的高可靠�

  5.對頻譜資源的充分利用

  6.系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)�

�(guān)鍵技�(shù)

  1� 頻譜檢測技�(shù)�

  2� 自適�(yīng)頻譜分配技�(shù)�

  其中自適�(yīng)頻譜分配技�(shù)又包括:載波分配技�(shù),子載波功率控制技�(shù),復(fù)合自適應(yīng)傳輸技�(shù)�

�(yīng)用場�

  考慮一個工作在非授�(quán)頻段(如免授�(quán)國家信息基礎(chǔ)�(shè)施頻段)的無線通信終端(遵循Wi-Fi�(guī)范)。在其工作的免授�(quán)國家信息基礎(chǔ)�(shè)施(U-NII)頻�,通信�(yè)�(wù)非常繁忙(近乎達到飽和狀�(tài)�。這樣的工作頻段已無法滿足其他通信終端新的�(yè)�(wù)請求。鑒于這種情況,頻譜管理機�(gòu)(如FCC)將選擇利用率較低的其他已授�(quán)頻段(如電視廣播頻段中若干未被使用的頻譜資源�。這樣的頻段可以被暫時用來支持非授�(quán)頻段上那些未能接入其系統(tǒng)的通信�(yè)�(wù)。為此,頻譜管理機構(gòu)將生成一套使用已授權(quán)頻段的法�(guī)(這些法規(guī)將指�(dǎo)并約束著非授�(quán)用戶去合理地使用授權(quán)頻段�。這些法規(guī)由頻譜管理機�(gòu)以某種機器可以理解的方式�(fā)��

  具有認知無線電功能的非授�(quán)用戶定期地搜索并下載相應(yīng)的頻譜使用法�(guī)。獲得的頻譜使用法規(guī)之后,非授權(quán)用戶將根�(jù)這些法規(guī),對自身的通信機制進行�(diào)整(通信機制可能包括:工作的頻段、發(fā)射功率、調(diào)制解�(diào)方式以及多址接入策略等)。為了使周邊的通信終端盡快獲得更新了的法規(guī),獲得法�(guī)的終端還將其所獲得的法�(guī)廣播出去。當然,對那些不具備認知無線電能力的通信終端來說,這樣的廣播信息將被忽略�

  對于具有認知能力的通信終端,除了獲得的頻譜使用�(guī)則外,另外一項很重要的工作就是完成對“頻譜空洞”的檢測。對“頻譜空洞”的檢測實際上就是完成對周邊通信�(huán)境的認知。根�(jù)檢測到的“頻譜空洞”的特性(如“空洞”的帶寬等)和獲得的頻譜使用法規(guī),通信終端�(chǎn)生出合理使用該“空洞”的具體行為�

  以工作在非授�(quán)頻段的無線局域網(wǎng)通信終端為例,可以說明認知無線電的可能的�(yīng)用場�。當�,從認知無線電的定義可以看出認知無線電的概念涵蓋面極�,其�(yīng)用場景絕不僅限于��

  認知無線電技�(shù)在寬帶無線通信系統(tǒng)中有著廣泛的用�?;贗EEE 802.11b/g和IEEE 802.11a的無線局域網(wǎng)�(shè)備工作在2.4 GHz�5 GHz的不需授權(quán)的頻段上。然而在這個頻段上,可能受到包括藍牙設(shè)備、HomeRF�(shè)�、微波爐、無繩電話以及其他一些工�(yè)�(shè)備的干擾。具有認知功能的無線局域網(wǎng)可以通過接入點對頻譜的不間斷掃描,從而識別出可能的干擾信�,并�(jié)合對其他信道通信�(huán)境和�(zhì)量的認知,自適應(yīng)地選擇的通信信道。另�,具有認知功能的接入�,在不間斷正常通信�(yè)�(wù)進行的同�,通過認知模塊對其工作的頻段以及更寬的頻段進行掃描分析,從而可以盡快地�(fā)�(xiàn)非法的惡意攻擊終�。這樣的技�(shù)可以進一步增強通信�(wǎng)�(luò)的安全�。同�,將這樣的認知技�(shù)�(yīng)用在其他類型的寬帶無線通信�(wǎng)�(luò)中也會進一步提高系�(tǒng)的性能和安全��

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