认知无线电研究背景意义与现状
认知无线电技术研究与应用研究

认知无线电技术研究与应用研究一、概述认知无线电技术是指利用先进的无线电通信技术、智能化技术、人工智能技术,实现对无线电频谱的高效率利用和周围环境的自适应感知的一种技术水平,它及其应用在无线电通信中的优越性已得到了广泛认可,因此成为当今无线电通信领域的研究热点,本文主要围绕认知无线电技术研究与应用研究展开。
二、认知无线电技术的研究发展1. 认知无线电的概念和特点认知无线电系统通过动态频谱接口(Dynamic Spectrum Access, DSA)技术,自适应地感知空余频谱,进行频谱分配和频谱管理,提高频谱使用效率和带宽利用率,从而满足不断增长的无线电通信需求;同时,认知无线电系统还具备灵活的频谱共享、环境自适应等特点,可以适应多种复杂环境。
2. 认知无线电的关键技术认知无线电技术的实现需要发展若干关键技术,包括频谱感知与测量、频谱管理与调度、无线电网络安全等技术,其中频谱感知和测量技术是认知无线电技术的核心,利用先进的信号处理技术进行快速的频谱感知和测量是其关键之一。
3. 认知无线电的应用领域认知无线电技术的应用领域涵盖多个方面,如无线电通信、无线电数据传输、军事和民用应用等方面,其中,无线电通信应用领域最为广泛,使用认知无线电系统可以提高系统带宽利用率、频谱利用率,同时可以适应不同的环境。
三、认知无线电技术的典型应用举例1. 无线电通信应用领域随着通信市场的不断扩大,无线电通信已经成为人们生活中最为常见的通讯方式之一,但是频带资源十分有限,如何更好地利用频带资源已经成为一个紧迫的问题。
认知无线电技术恰好可以解决这一问题,它可以适应不同的环境,可以灵活共享频带资源,实现更加高效地频谱分配和调度,同时可以保证无线电通信系统的安全性。
2. 军事应用领域在军事领域中,频谱使用更为复杂,认知无线电技术也得到了广泛应用,如士兵战地通信系统、立体作战指挥系统等。
因为在军事环境中,无线电通信的建设费用昂贵,需要灵活适应性的频谱管理系统,而认知无线电技术正好满足了这一需求,使用它可以高效地利用有限的频谱资源,同时保证了通信系统的稳定性和安全性,因此得到了广泛应用。
认知无线电技术的国内外发展与研究现状

认知无线电:未来通信的变革者
认知无线电的应用领域广泛,且具有巨大的潜力。在物联网、智能家居、智 慧医疗等领域,认知无线电技术都可以发挥重要作用。例如,在智能家居中,认 知无线电可以实现家电设备的智能互联,提高居住的便利性和舒适性;在智慧医 疗中,认知无线电可以实现远程医疗、健康监测等应用,提高医疗服务的质量和 效率。
1、企业进化的概念和历程
1、企业进化的概念和历程
企业进化是指企业在不断适应外部环境变化的过程中,通过自我调整、创新 和演化,不断提高自身的竞争能力和生存能力。企业进化的历程可以包括多个阶 段,从初创期的混沌无序到成长期的逐步有序,再到成熟期的稳定有序,以及衰 退期的混乱无序,企业的进化过程呈现明显的阶段性特征。
2、自组织理论在企业进化中的 应用
2、自组织理论在企业进化中的应用
自组织理论在企业进化中具有广泛的应用价值。首先,企业作为一个复杂的 自组织系统,其内部各个要素之间相互作用、相互依存,共同推动企业的演化发 展;其次,自组织理论强调企业的自我调节和自我优化能力,有助于理解企业在 面对外部环境变化时如何保持稳定和发展;最后,自组织理论有助于研究企业间 的协同演化关系,从而指导企业如何在竞争激烈的市场中实现合作共赢。
2、卫星通信的发展
2、卫星通信的发展
卫星通信技术通过利用人造卫星实现信号的传输和接收,具有覆盖面广、通 信距离远、信号质量稳定等优点。目前,卫星通信已经广泛应用于军事、民用等 领域,如卫星电视、卫星导航和卫星遥感等。
3、物联网技术的发展
3、物联网技术的发展
物联网技术是指通过信息传感器设备,实现物体与物体、物体与人之间的互 联互通。在无线电通信技术的支持下,物联网已经渗透到智能家居、智能交通、 智能医疗等各个领域,为人们的生活带来了极大的便利。
认知无线电系统关键技术研究的开题报告

认知无线电系统关键技术研究的开题报告一、选题背景近年来,随着无线电通信技术的快速发展,认知无线电系统已成为无线通信领域的研究热点。
认知无线电系统主要利用智能化、自适应化、自组织化等技术,实现无线频率的动态分配和共享,提高频谱利用率和无线通信的稳定性和可靠性,具有非常广阔的应用前景。
然而,在认知无线电系统的实现过程中,存在着一些技术难题和关键问题需要解决,因此,认知无线电系统关键技术研究具有很高的实际意义和科学价值。
二、研究内容和目标(一)研究内容本次开题报告旨在对认知无线电系统关键技术进行研究,具体包括以下内容:1.认知无线电系统的基本原理和架构。
2.认知无线电系统的频谱监测技术。
3.认知无线电系统的频谱感知技术。
4.认知无线电系统的频谱调度技术。
5.认知无线电系统的高效编码和解码技术。
(二)研究目标1.深入理解认知无线电系统的基本原理和架构,掌握其关键技术。
2.研究认知无线电系统的频谱监测技术,实现对无线频谱的全面监测和分析。
3.研究认知无线电系统的频谱感知技术,实现对无线频谱的快速感知和定位。
4.研究认知无线电系统的频谱调度技术,实现对多用户、多频段的无线频谱资源的合理分配和调度。
5.研究认知无线电系统的高效编码和解码技术,提高无线通信的可靠性和数据传输的速率。
三、研究方法和技术路线(一)研究方法本研究主要采用文献调研和实验研究相结合的方法,通过学习和分析相关文献,掌握认知无线电系统的关键技术和发展趋势;同时,利用软硬件等实验平台,开展相关实验研究,验证理论模型和算法的正确性和实用性。
(二)技术路线1. 研究认知无线电系统的基本原理和架构,并对其关键技术进行分析和总结。
2. 研究认知无线电系统的频谱监测技术,通过实验验证监测技术的有效性和可靠性。
3. 研究认知无线电系统的频谱感知技术,通过实验验证感知技术的准确性和高效性。
4. 研究认知无线电系统的频谱调度技术,通过实验验证调度技术的优化性和适应性。
认知无线电的发展现状

认知无线电的发展现状
过去几十年,随着无线通信技术的飞速发展,认知无线电(Cognitive Radio,CR)作为一种新兴的无线通信技术备受关注。
认知无线电的发展现状如下。
首先,认知无线电技术具有较高的灵活性和智能化。
它能够对无线电频谱进行实时监测和分析,根据当前频谱资源的使用情况智能地选择可用频谱并进行动态频谱访问。
这种灵活性使得认知无线电能够充分利用频谱资源,提高无线通信系统的容量和效率。
其次,认知无线电在频谱共享方面具有巨大的应用潜力。
目前,无线电频谱资源已经成为一种紧缺资源,但很多频段在大部分时间内却没有得到充分利用。
认知无线电的出现可以实现对频谱的动态共享,促进频谱资源的高效利用,提高频谱利用效率。
此外,认知无线电的发展受到一些挑战和限制。
首先,认知无线电需要准确、可靠地感知和识别周围的无线环境,包括检测到的信号的频谱使用情况和无线电网络中各个用户的活动。
这需要使用先进的感知和识别算法,并面临信号识别准确性和复杂环境下的干扰问题。
其次,认知无线电技术还需要解决频谱获取和分配的问题。
由于认知无线电需要动态地获取和释放频谱资源,必须建立一套高效的频谱管理机制来支持认知无线电系统的运行。
最后,认知无线电技术的商业化和标准化仍然处于起步阶段。
虽然已经有一些认知无线电的标准和规范被制定,但与传统无线通信技术相比,认知无线电技术的商业化和广泛应用还需要进一步推进和完善。
综上所述,认知无线电是一项具有潜力的无线通信技术,它能够提高无线通信系统的频谱利用效率和容量。
然而,认知无线电的发展仍面临一些挑战和限制,需要进一步的研究和推广来实现其商业化和广泛应用。
基于认知无线电的应急通信系统的研究的开题报告

基于认知无线电的应急通信系统的研究的开题报告一、选题的背景紧急情况的发生常常会引起通信网络中断,对求助救援等应急工作造成影响。
针对这一问题,研究人员提出了许多基于认知无线电技术的应急通信方案。
认知无线电技术可以利用未被使用的频谱资源,提高无线电频谱利用率,并具有自适应、智能化等优点,成为解决应急通信问题的重要工具。
二、研究的意义和目的本项目旨在设计一种基于认知无线电技术的应急通信系统,为应急工作提供可靠的通信手段。
具体来说,研究的目标是:1.研究认知无线电技术的应用,在频谱资源紧张的情况下提高无线电频谱的利用效率;2.设计一套基于认知无线电技术的应急通信系统,能够实现快速部署和调整;3.对设计的系统进行仿真测试和实地测试,验证其在应急情况下的通信性能。
三、研究的内容和方法本研究的主要内容包括:1.对认知无线电技术的理论进行深入研究,探究其在应急通信中的应用;2.设计一套基于认知无线电的应急通信系统,包括硬件和软件两个部分。
硬件部分主要包括天线、射频前端等模块;软件部分则主要由认知引擎、波形库等组成;3.进行系统性能仿真测试,并在实际的应急情况下进行实地测试,验证其通信性能。
本研究采用文献分析、系统设计、仿真测试和实地测试等方法,对研究内容进行深入研究和实践运用。
四、预期成果和创新性经过研究,预计可以获得以下成果:1.设计一套基于认知无线电技术的应急通信系统,能够实现快速部署和调整;2.在设计的系统中,利用认知无线电技术提高了无线电频谱利用效率;3.通过仿真测试和实地测试,证明了设计的系统在应急情况下的通信性能,验证了认知无线电技术在应急通信中的应用价值。
本研究的创新性主要体现在应用认知无线电技术实现应急通信的方案上,通过利用未被使用频谱资源,提高无线电频谱利用效率,并为应急工作提供高效的通信手段。
五、可行性和难点本项目的可行性主要体现在:1.验证了认知无线电技术在应急通信中的应用价值,基于此提出了基于认知无线电的应急通信系统设计方案;2.使用仿真测试和实地测试的方法,对设计的系统进行了性能验证。
认知无线电发展现状

认知无线电发展现状认知无线电(Cognitive Radio, CR)是一种能够自主感知无线电频谱环境并智能地进行频谱管理和资源分配的无线通信技术。
随着无线通信技术的快速发展和无线频谱资源的日益紧缺,认知无线电技术被认为是解决频谱资源短缺和提高无线通信效率的重要手段。
目前,认知无线电技术在国际上得到了广泛应用和研究,发展取得了一定的进展。
首先,认知无线电技术在频谱感知方面取得了重要进展。
频谱感知是认知无线电的基础,通过感知无线电频谱环境,可以获取可用的频谱资源。
研究人员提出了一系列感知算法,包括能量检测、功率谱密度估计、周期性检测等,可以准确地感知无线电频谱。
此外,感知技术的硬件实现也取得了突破,如高性能的宽带射频前端芯片、宽带频谱分析仪等,为频谱感知提供了有效的工具。
其次,认知无线电技术在频谱管理和资源分配方面也取得了一定的进展。
认知无线电可以根据感知到的频谱状态和需求,动态地选择空闲频谱资源进行使用,从而提高频谱利用效率和通信容量。
在频谱管理方面,研究人员提出了一系列频谱分配和感知决策算法,包括基于机器学习的频谱预测和动态频谱分配算法、基于博弈论的频谱共享算法等。
通过这些算法,无线电设备可以根据实时的频谱情况,智能地选择和分配频谱资源。
此外,认知无线电技术还涉及到安全性和隐私保护等重要问题。
由于认知无线电可以感知和利用空闲频谱,可能会对现有用户产生干扰。
因此,对于认知无线电设备的干扰控制和频谱共享技术也进行了深入研究。
研究人员提出了动态频谱共享策略、频谱博弈模型等方法,以减小对现有用户的干扰。
此外,还提出了认知无线电的安全机制,如身份认证、数据加密等,保护无线通信的安全性和隐私性。
总之,认知无线电作为一种能够自主感知无线电频谱环境并智能地进行频谱管理和资源分配的无线通信技术,已取得了一定的发展。
目前,研究人员在频谱感知、频谱管理和安全性等方面做出了重要的贡献,为认知无线电的实际应用和推广奠定了基础。
认知无线电网络技术的研究与应用

认知无线电网络技术的研究与应用近年来,随着互联网技术的飞速发展,无线电网络技术也开始得到广泛应用。
认知无线电网络技术作为一种新兴的无线通信技术,与传统的无线通信技术相比,具有更高的频谱效率和更好的系统自适应能力,被认为是推进无线通信技术发展的一大趋势。
本文将就认知无线电网络技术的研究和应用进行探讨。
一、认知无线电网络技术的概念认知无线电网络技术(Cognitive Radio Network,简称CRN)指的是,在无线电资源有限的条件下,通过智能化和自适应的方式,对无线电频谱资源进行有效利用的技术。
它采用了一种新型的通信模式,即在已有的通信频谱资源上,通过动态的方式实现多用户的共享和干扰控制。
CRN技术的研究与应用,可以改变传统无线电通信中固定频谱资源的配置方式,实现了频谱资源的共享化和动态化利用,降低了通信成本,提高了频谱利用效率。
二、认知无线电网络技术的研究进展在认知无线电网络技术的研究领域,主要涉及到频谱感知、频谱管理、联合通信和系统优化等方面的内容。
1.频谱感知频谱感知是CRN的核心技术,其作用是在局部环境中收集和分析周围的频谱信息,以便正确的选择需要使用的频段和避免已经被占用的频段。
根据频谱感知的方法不同,可以分为主动感知和被动感知两种。
主动感知是指通过无线电设备扫描周围的频率,寻找空闲的频段,并进行频谱分析和评估。
被动感知是指在无线电设备不主动发射信号的情况下,对周围的频谱信息进行检测和分析。
频谱感知对CRN的智能化和自适应性非常重要,它能够为系统提供频谱资源信息,保障其稳定的运行。
2.频谱管理频谱管理是CRN中的另一个重要技术,主要是利用先进的频谱分配和共享技术,实现频谱资源的高效管理和利用。
频谱管理主要涉及对频段的管理、频段的选择和切换、基于用户、应用和服务的频谱分配方案等方面的内容。
3.联合通信为了提高CRN的通信质量和运行效率,联合通信技术被引入到了CRN中。
联合通信是指在CRN中,多个终端设备协同工作,根据网络拓扑结构、信道状况和用户需求,联合进行数据传输和频谱资源管理,提高系统的可靠性和性能。
认知无线电的研究现状和功能概述

信系统 , 能够感 口 周边的环境 , 并实时调整动态参数( 发射功率 、 载波频率 口 调制方式 ) 来适应外部变化的无线环境,同时要求
2 . 2频 谱 感 知 实 现 认知 无 线 电 的 前 提 是要 感知 到 无 线 电 环境 中存 在 的 Ⅳ
进行描述 。2 0 0 2年 ,美国联邦通信委员会 ( F CC) 开始推行
频谱 政 策 改革 J ,并 于 2 0 0 3年 召开 以认 知 无线 电 为主题 的国
际会议 ,旨在探讨认知无线电如何改变以往的频谱分配策略。 2 0 0 4年 ,美国国防先期研究计划局 ( D ARP A) 成立了下一
频谱分配政策造成一部分频谱资源浪费 ,其 中相当大的频谱 资源被广播电视等授权用户 占用 , 但频段 占用度较低 , 出现“ 频
谱 空 洞 ”现 象 ;而 工 业 、科 学 和 医疗 ( I SM )等 开 放 未 授 权 频 段 被 过 度 使 用 ,造 成 拥 挤 和 干 扰 等 现 象 。因此 ,需 要 一 种 技 术 来 解 决频 谱 固态 分 配 所 造 成 的 频 谱 利 用 率低 的 问题 。作
一
论文 【 1 中创造 性提 出无线电知识表示语言 ( R a d i o K n o l e g e ,
RK RL),对 认知 无 线电 技 术如 何提 高个 人 无线 服 务的 灵 活性
个 认知 无 线 电系统 必须 支 持 以下几 个功 能 :频 谱信 息 的获 取 ( 频 谱感 知 )、通信 决策 和 学习 能力 ,如 图 1 所示 。
北京邮电大学 L 8 等国内各大高校相继投入到认知无线电的技 术研究中 ,并取得一定的研究成果 。
作 为 当今 无 线 通 信 领域 的热 点 之 一 ,认知 无 线 电 技 术 研 究取 得 了初 步的 成果 ,除了 标准 化组 织 、科 研机 构和 频 谱决 策 l f l  ̄ ' l - ] A " J 极 力 推动 外 ,国 内外 各大 移动 通信 设 备厂 商也 起 到了 积 极作 用 ,诸 如华 为 、思科 、中兴 和高 通等 公 司均 设有 相 关的 研
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认知无线电研究背景意义与现状1 认知无线电的产生背景2 认知无线电的产生3 认知无线电技术的国内外研究现状4 认知无线电频谱感知技术的研究意义5 认知无线电技术研究的主要任务1 认知无线电的产生背景随着无线通信技术的飞速发展,无线用户的数量急剧增加,可用频谱资源变得越来越稀缺。
当今绝大多数频谱资源都是采用固定的分配模式,由专门的频率管理部门分配给特定的授权用户使用。
而对于另外一些非授权用户的通信需求,如无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)、无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)等,由于其近几年发展迅速,导致这些网络所工作的非授权频段逐渐趋向饱和。
据美国研究结果指出,现有的频谱管理与分配策略是造成频谱资源紧缺的重要原因之一,导致某些网络频谱资源相对较少但其承载的业务量很大,而相当多的已授权的频谱并没得到充分的使用。
美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)在2002年出版的报告中指出,已分配的频谱利用率为15%~85%,已经分配的3G Hz以下的频谱资源中多达70%未被充分利用。
一项中国移动的研究表明,大多数频段利用率不到5%,密集城区一周频段占用度的测试结果显示,占用度较高的频率主要集中410-954MHz频段,GSM下行频段占用度最高,广播频段、集群系统下行和ISM 频段次之,其他频段的占用度则极低。
其中GSM频段资源块的占用度明显高于广播频段。
GSM频段占用度大于0.1的资源块约占总数的62%,广播频段占用度大于0.1的约8%。
图1频谱利用情况调查分析[15]由此可以看出:频谱资源实际上是很充裕的,频谱的缺乏主要是由于静态(固定)的频谱分配体制而不是频谱资源本身的缺乏。
这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空穴(Spectrum Holes)”。
对此开发一种新的更优化的频谱资源利用方法变得十分重要。
2 认知无线电的产生基于以上的现状,为了解决频谱资源运用匮乏的问题,基本思路就是尽量提高现有频谱的利用率。
通过对静态频谱资源分配体制问题研究,人们开始考虑是否可以允许没有频谱使用许可权的用户在对法定用户不产生任何干扰的情况下按照“伺机”的方式工作在已授权的频段内。
这种创新大胆的思路对解决现有频谱资源缺乏的问题很有意义,后来这个概念就被称作认知无线电。
认知无线电(Cognitive Radio)的概念是由MITRE公司顾问、瑞典皇家技术学院博士生Joseph.Mitola和GERALD Q. MAGUIRE, JR教授于1999年8月在IEEE Personal Communications杂志上首次提出的。
随着概念的提出,FCC于2004年5月颁布了TV频带的NPRM(Notice of Proposed Rule Making),同年9月批准了IEEE.SA标准委员会IEEE 802.22的项目授权请求(PAR)[1]。
这作为认知无限电由概念到实现的首个标准,主要任务是为没有VHF/UHF(Very High Frequency/Ultra High Frequency)频谱使用许可的设备制定基于认知无线电的物理(PHY)层和媒体访问控制(MAC)层空间接口标准,以使这些设备能够工作于VHF/UHF频段而不对电视广播业务产生干扰,其在认知无限电技术的演变过程中有着非常重要的意思。
认知无线电(CR)也被称为智能无线电,从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力,通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划,利用相应结果调整自己的传输参数,使用最适合的无线资源(包括频率、调制方式、发射功率等)完成无线传输。
认知无线电应该具备以下两个主要特征[2]:(1)认知能力,认知能力使CR能够从其工作的无线环境中捕获或者感知信息,从而可以标识特定时间和空间的未使用频谱资源(也称为频谱空洞),并选择最适当的频谱和工作参数。
(2)重构能力,重构能力使得CR 设备可以根据无线环境动态编程,从而允许CR设备采用不同的无线传输技术收发数据。
可以重构的参数包括:工作频率、调制方式、发射功率和通信协议等。
总之,认知无线电的核心思想是认知无线电具有学习能力,能与周围环境交互信息,以感知和利用在该空间的频谱空穴,并限制和降低冲突的发生。
但由于认知无线电的相关研究才刚刚起步,相关的研究还没有成熟,导致了有各种不同的解决观点。
主要的观点有:(1)Mitola的观点瑞典皇家理工学院的Joseph Mitola博士认为,软件是实现认知无线电的理想平台。
认知无线电的认识强调其学习和推理能力,认为认知无线电系统能够通过学习不断感知无线环境的变化,并通过自适应地调整自身内部的通信机理来适应无线环境的变化。
图2为Maryland大学的Thomas博士提供的认知无线电网络模型[14]。
图2Thomas对认知无线电模型的认识[14](2)FCC的观点FCC认为,认知无线电是通过无线电设备根据与它的操作环境进行交互而改变其传输参数而实现的过程。
软件只可能是作为定义无线电,没有要求实时可编程的要求。
(3)Simon Haykin的观点Simon Haykin博士结合Mitola博士与FCC的观点,重新解释了认知无线电,他认为:“认知无线电是一个智能无线通信系统。
它能够感知外界环境,并使用人工智能技术从环境中学习,通过实时改变某些参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等),使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化,以达到任何时间任何地点的高度可靠通信和对频谱资源有效利用的目的。
”如图3所示。
Simon Haykin的定义较好的兼顾了数字信号处理、网络、人工智能和计算机软硬件的实现,在该定义的基础上提出的认知环模型也能较好地反映认知无线电的概念和内涵。
图3 Simon Haykin提出的认知环[3]3 认知无线电技术的国内外研究现状①国外研究现状1)频谱池(Spectrum Pooling)系统由德国Karlsruhe大学的F.K.Jondral教授等人提出的频谱池(SpectrumPooling)系统是一个基于OFDM的中心控制的动态频谱接入系统。
频谱池(Spectrum Pooling)系统通过特殊设计的帧结构执行网络可用频谱资源的感知。
2)DRIVE/Over DRIVE项目该项目是欧洲环境下提供移动IP服务的项目,其主要目标是:通过公共协调信道在异构网络间实现动态频谱共享。
项目主要研究了两个动态频谱分配方法,即时间动态频谱分配和空间动态频谱分配。
3)E2R项目作为DRIVE/Over DRIVE项目的延伸项目,研究通过端到端重配置网络和软件无线电技术将未来不同类型的无线网络融合起来,为用户、服务提供商、管理者提供更多可选服务的系统。
4) DARPA XG项目美国国防部高级研究计划署DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)资助的下一代(XG)项目的目标是使得美国军用通信设备可以检测环境变化,根据所处环境的频谱管理政策选择频谱。
项目包括两个方面:一是开发提供择机频谱接入的技术;二是开发通过灵活的政策应用管理无线行为关键方面的长期管理框架。
XG针对对等结构a dhoc(点对点)网络的通信采用的是完全自由的择机频谱接入。
②国内研究现状[3]华为公司从2005年起就关注认知无线电的研究进展:资助相关学术研究,如在北京邮电大学设立一些基金项目,并成为IEEE 802.22和802.16h工作组的成员,并赞助CrownCom2008等与CR有关的会议。
中国移动目前对认知无线电的研究主要包括两个方面:一个方面是对中国的频谱使用情况的测量,并为理论研究提供数据支持。
另一个方面是理论方面的研究,包括四个方面:频谱管理策略、系统和协议框架、动态频谱分配机制和频谱感知机制。
国家863计划在2005年就支持了无线电相关研究项目,对关键技术进行研究;并在2008年将认知网络技术列为重点支持项目。
2008年国家自然科学基金在认知无线电领域设立重点项目群,支持3个重点项目,重点解决频谱认知、动态频谱管理和抗干扰等问题。
4 认知无线电频谱感知技术的研究意义UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒间级的非正弦波窄脉冲传输数据。
有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。
其具有抗干扰性强,带宽极宽,保密性强,发射功率非常小的特点。
UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲,超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽,接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号,省去了传统通信设备中的中频级,极大地降低了设备复杂性。
但是,众多研究表明,UWB系统的频谱共享缺乏灵活性,系统间共享缺少针对性,限制了UWB系统性能和频谱利用率的进一步提高。
当把认知无线电技术引入到UWB系统后,使得其频谱操作环境得到了很大的改进。
使得UWB系统和认知无线电的结合,是未来移动通信发展的方向之一。
当前,认知无线电关键技术的研究主要集中在频谱感知和动态频谱管理两方面。
根据FCC的定义,认知无线电的最大特征是能够对无线电环境进行感知。
与无线电环境的直接接触只能由系统物理层来完成,因此频谱感知技术主要是一种物理层的信号处理技术。
可以说,频谱感知是认知无线电系统中物理层要实现的核心功能。
对此,频谱感知不仅是认知无线电实现的基础,同时也是认知无线电的一大技术挑战,频谱感知的难点和关键点在于:待检测信号的信噪比很低,即使噪声的概率分布已知,但是噪声能量是未知的,而且噪声能量常常是时变的。
如何在一定运算复杂度的前提下提高检测的可靠性就成了频谱感知算法研究的热点和难点。
对此频谱感知技术的研究对于认知无线电的发展具有重要的意义。
5 认知无线电技术研究的主要任务一是无线电外部传输场景分析,主要包括干扰温度的估计和频谱空洞的监测。
认知无线电技术能够感知并分析特定区域的频段,找出频谱空洞,而且不能对授权用户造成干扰。
在不影响现有通信系统的前提下工作,为了在某个地域应用认知无线电技术,最先进行的工作就是对该地无线信道环境的感知,即频谱检测和“空洞”搜寻与判定。
任务之二是信道估计与预测模型,其中包括估计信道信息,预测信道容量。
信道估计的结果可用来计算信道容量,用于控制发送端的信号能量,可使用香农法则计算信道容量C,但在认知无线电系统中并不直接在发送端传输C的信息,而是量化C,一定的量化率用于反馈发送端,量化比率是预先确定的,所以接收机接收的信息量要小于信道容量C。