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《認(rèn)知無線電的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、認(rèn)知無線電的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀摘要：認(rèn)知無線電是一種通過與其運(yùn)行環(huán)境交互而改變其發(fā)射參數(shù)從而提高頻譜利用率的新的智能技術(shù)，其核心思想是CR具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生，認(rèn)知無線電就是通過頻譜感知（SpectrumSensing）和系統(tǒng)的智能學(xué)習(xí)能力，實現(xiàn)動態(tài)頻譜分配（DSA：dynamicspectrumallocation）和頻譜共享（SpectrumSharing）。本文主要分析認(rèn)知無線電的起源，認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)概要，認(rèn)知無線電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程以及認(rèn)知無線電的應(yīng)用場景等多個方面，對認(rèn)知無線電進(jìn)行一個概述
2、，從而加深對無線電的認(rèn)知與了解。關(guān)鍵字：認(rèn)知無線電、起源、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用隨著無線通信需求的不斷增長，對無線通信技術(shù)支持的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高。根據(jù)香農(nóng)信息理論，這些通信系統(tǒng)對無線頻譜資源的需求也相應(yīng)增長，從而導(dǎo)致適用于無線通信的頻譜資源變得日益緊張，成為制約無線通信發(fā)展的新瓶頸。另一方面，已經(jīng)分配給現(xiàn)有很多無線系統(tǒng)的頻譜資源卻在時間和空間上存在不同程度的閑置。為解決無線頻譜資源緊張的問題，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的無線通信理論與技術(shù)，如鏈路自適應(yīng)技術(shù)、多天線技術(shù)等。這些技術(shù)雖然能提高頻譜效率，但仍受限于Shannon理論。美國聯(lián)邦通信委員會的大量研究表明：ISM頻
3、段以及適用于陸地移動通信的2GHz左右授權(quán)頻段過于擁擠，而有些授權(quán)頻段卻經(jīng)?？臻e。因而提出了認(rèn)知無線電。認(rèn)知無線電是一種智能頻譜共享技術(shù)。它通過感知頻譜環(huán)境、智能學(xué)習(xí)并實時調(diào)整其傳輸參數(shù)，實現(xiàn)頻譜的再利用，進(jìn)而顯著地提高頻譜的利用率，通過從時間和空間上充分利用那些空閑的頻譜資源，從而有效解決上述難題。1.認(rèn)知無線電的發(fā)展歷程認(rèn)知無線電的概念是由JosephMitola博士在1999年提出的，他認(rèn)為認(rèn)知無線電可以使SDR從預(yù)置程序的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電領(lǐng)域的智能代理，并在論文中描述了認(rèn)知無線電如何通過無線電知識表示語言（RKRL）來提高個人無線業(yè)務(wù)的靈活性。2004年
4、Rieser支出認(rèn)知無線電不一定必須有SDR的支撐，他提出基于遺傳算法的生物啟發(fā)認(rèn)知模型更適用于可快速部署的災(zāi)難通信系統(tǒng)。該認(rèn)知模型可對無線電系統(tǒng)的物理層和MAC層煩人演進(jìn)建模，主要由三部分組成，包括用于監(jiān)聽無線環(huán)境，進(jìn)行信道建模的無線信道遺傳算法（WCGA）、演進(jìn)并自適應(yīng)無線環(huán)境的無線通信遺傳算法（WSGA）和根據(jù)無線電信道模型和無線電參數(shù)，監(jiān)視并改變系統(tǒng)的狀態(tài)，以決定如何適應(yīng)無線電的認(rèn)知監(jiān)視系統(tǒng)（CSM）。2003年5月，F(xiàn)CC召開了無線電研討會，討論了利用認(rèn)知無線電技術(shù)實現(xiàn)靈活頻譜利用的相關(guān)技術(shù)問題。并且對從頻譜管理的角度出發(fā)對認(rèn)知無線網(wǎng)進(jìn)行了官方定義，認(rèn)為認(rèn)知
5、無線電是指能夠通過與工作環(huán)境的交互，改變發(fā)射參數(shù)的無線電設(shè)備。針對頻譜利用率低的現(xiàn)狀，F(xiàn)CC提出采用認(rèn)知無線電技術(shù)實現(xiàn)“開放頻譜系統(tǒng)”，對于合法的授權(quán)用戶具有高的優(yōu)先權(quán)接入頻譜，而具有認(rèn)知無線電功能的非授權(quán)用戶，可在對授權(quán)用戶不造成干擾的情況下機(jī)會接入可用頻譜。認(rèn)知無線電的標(biāo)準(zhǔn)化IEEE于2004年11月正式成立IEEE802.22工作組，這是世界范圍內(nèi)的基于認(rèn)知無線電技術(shù)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)化組織。為了進(jìn)一步研究認(rèn)知無線電，IEEE于2005年成立了IEEE1900標(biāo)準(zhǔn)組，進(jìn)行與下一代無線通信技術(shù)和高級頻譜管理技術(shù)相關(guān)的電磁兼容進(jìn)行研究。1.認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)概要2.1
6、認(rèn)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(zhǔn)確地判定主用戶信號出現(xiàn)的時間、地點、頻段等信息，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
7、功率和通信協(xié)議等。2.2認(rèn)知無線電原理認(rèn)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(jìn)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。圖1：認(rèn)知無線電原理圖當(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)用戶的通信，一旦該頻段被主用戶使用，CR有兩種應(yīng)對方式：一是切換
