認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，三張圖即可揭秘？

相信大家都對(duì)大名鼎鼎的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)有所耳聞，那到底是個(gè)什么東東呢?下面就來(lái)給大家普及一下認(rèn)知無(wú)線電的基本知識(shí)。

隨著無(wú)線通信需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)線通信技術(shù)支持的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來(lái)越高。根據(jù)偉大的香農(nóng)同志所提出的信息理論，這些通信系統(tǒng)對(duì)無(wú)線頻譜資源的需求也相應(yīng)增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致適用于無(wú)線通信的頻譜資源變得日益緊張，成為制約無(wú)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(wú)線系統(tǒng)的頻譜資源卻在時(shí)間和空間上存在不同程度的閑置。問(wèn)題出現(xiàn)了，解決發(fā)法捏?因此，偉大的科學(xué)家筒子們提出了采用認(rèn)知無(wú)線電(CR，全稱Cognitive Radio)技術(shù)，通過(guò)從時(shí)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。

認(rèn)知無(wú)線電是一種智能頻譜共享技術(shù)，通過(guò)智能學(xué)習(xí)以及對(duì)頻譜環(huán)境的感知對(duì)傳輸參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，能夠?qū)︻l譜的利用率進(jìn)行顯著的提升。

圖1 認(rèn)知環(huán)

1認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)

“無(wú)線電之父”Mitola的概念模型包括硬件和軟件。其軟件部分由基礎(chǔ)軟件和智能軟件構(gòu)成。硬件部分重點(diǎn)使用軟件無(wú)線電的基本體系結(jié)構(gòu)，由安全模塊、調(diào)制解調(diào)器、天線、射頻、基帶信號(hào)處理和用戶接口部分構(gòu)成。調(diào)制解調(diào)器可以解決收發(fā)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)以及均衡信號(hào)的問(wèn)題;天線是為了接收并發(fā)射無(wú)線電信號(hào);射頻前端由無(wú)線電信號(hào)的放大以及其必要變換構(gòu)成;基帶處理模塊能夠解決網(wǎng)絡(luò)中的各種協(xié)議與控制問(wèn)題，兼容不同的網(wǎng)絡(luò);用戶接口部分可以根據(jù)RKRL語(yǔ)言滿足不同的接口服務(wù)，同時(shí)使用關(guān)于用戶需要的支持自動(dòng)推理的方法，實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信服務(wù)。

圖2 CR射頻前端結(jié)構(gòu)圖

2認(rèn)知無(wú)線電物理層技術(shù)特征

1. 頻率偵聽(tīng)

認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在應(yīng)用中，能夠?qū)︻l譜進(jìn)行連續(xù)的偵聽(tīng)，以此對(duì)沒(méi)有占用的頻譜進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，在不對(duì)主用戶造成干擾的情況下對(duì)用戶的再次出現(xiàn)進(jìn)行快速的檢測(cè)，以此便于為用戶騰出相應(yīng)的帶寬。要想對(duì)該功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，就需要對(duì)一種新的功能-頻譜偵聽(tīng)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，能夠獲得非常高的檢測(cè)率。而受到檢測(cè)能力的限制以及陰影衰落以及多徑情況的影響，為了能夠更為準(zhǔn)確的對(duì)用戶不同的接收功率進(jìn)行檢測(cè)，該技術(shù)在帶寬頻率捷變以及前端靈敏度方面具有更高的要求。在早期，其對(duì)周期平穩(wěn)過(guò)程以及導(dǎo)頻信號(hào)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，并不能夠?qū)︻l譜檢測(cè)的可靠性進(jìn)行滿足。而就目前來(lái)說(shuō)，則可以通過(guò)DF、AF以及CF協(xié)議的應(yīng)用對(duì)其頻譜偵聽(tīng)能力進(jìn)行提升。

2. 動(dòng)態(tài)頻譜分析

在現(xiàn)今的頻譜研究中，歐洲地區(qū)的很多項(xiàng)目已經(jīng)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)頻譜分配算法進(jìn)行了研究，而對(duì)于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，用戶在可用信道、位置以及數(shù)量方面的需求具有著變化的特征，并因此使這部分技術(shù)存在著不完全適用的情況。考慮到目前動(dòng)態(tài)頻譜分配在標(biāo)準(zhǔn)、政策以及接入?yún)f(xié)議等方面的限制，基于頻譜統(tǒng)籌策略是現(xiàn)今應(yīng)用較多的頻譜共享技術(shù)，在該技術(shù)中，其思想即首先將不同業(yè)務(wù)的頻譜合并成一個(gè)公共的頻譜池，之后再將其劃分為不同的信道。沒(méi)有得到授權(quán)的用戶，則可以對(duì)這部分空閑的信道進(jìn)行臨時(shí)的占用。對(duì)于該策略來(lái)說(shuō)，對(duì)信道應(yīng)用的公平性以及利用率進(jìn)行了充分的考慮，可以說(shuō)是一個(gè)受限信道的分配問(wèn)題。

圖3 頻譜感知技術(shù)分類

3認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展

就目前來(lái)說(shuō)，無(wú)線電思想已經(jīng)在很多無(wú)線通信的領(lǐng)域當(dāng)中得到了應(yīng)用，如在5GHz頻段的IEEE·802.11a，則對(duì)TPC以及DFS機(jī)制進(jìn)行了應(yīng)用，以此有效的避免了同雷達(dá)信號(hào)間的干擾。而在高速情況下接入的EVDO以及HSDPA認(rèn)知調(diào)制，則需要通過(guò)對(duì)用戶需要服務(wù)的確認(rèn)對(duì)用戶工作的最佳環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，并在此基礎(chǔ)上對(duì)更為有效的數(shù)據(jù)速率以及調(diào)制方案進(jìn)行設(shè)定，以此對(duì)用戶的QoS需求進(jìn)行滿足。對(duì)于這部分技術(shù)來(lái)說(shuō)，其僅僅是認(rèn)知無(wú)線電功能中非常小的一部分，能夠按照漸進(jìn)方式擴(kuò)展到無(wú)線電全部性能。

認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是現(xiàn)今非常熱門的無(wú)線技術(shù)類型，據(jù)射頻君所知，下一代的單兵電臺(tái)就以及打算采用認(rèn)知無(wú)線電+去中心化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，高級(jí)吧?嘿嘿，所以就目前來(lái)說(shuō)，射頻君還是可以預(yù)見(jiàn)認(rèn)知無(wú)線技術(shù)較大的發(fā)展?jié)摿?，有興趣的童鞋們未來(lái)可以從鏈路維護(hù)、定價(jià)策略以及系統(tǒng)安全等方面進(jìn)行更加深入的研究。