感知無線電：頻譜共享更智能

　　1999年JosephMitola在軟件無線電的基礎(chǔ)上提出了感知無線電(Cogni-tiveRadio，CR)的概念，為這個問題提供了解決方法。墨爾本的Adapt4LLC公司在2006年2月份宣布已開發(fā)出世界最早的商用CR系統(tǒng)XG1，該系統(tǒng)取得美國FCC的認證，可以在一些授權(quán)頻段未使用的情況下使用該頻段進行通信。

　　感知無線電是以軟件無線電為擴展平臺的一種新的智能無線通信技術(shù)，它可以感知到周圍的環(huán)境特征，并自動調(diào)整其設(shè)備的一些發(fā)射和接收參數(shù)。具有感知能力的設(shè)備能夠在時域、頻域和空域多維空間，對較寬的頻段不斷地進行頻譜偵聽，能夠偵測到這些頻段內(nèi)主用戶，從而能得知頻譜的使用情況。即使是未獲得頻率使用許可的感知設(shè)備，只要在時域或空域發(fā)現(xiàn)某一特定頻段未被占用，就可以使用該頻段進行通信。整個過程可以通過“偵聽—感知—自適應(yīng)”的循環(huán)來表示。

　　頻譜偵測

　　感知無線電技術(shù)要能夠?qū)崟r偵聽較寬的頻譜，以發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”(即該頻段內(nèi)主用戶未占用的頻譜)。同時為了不對主用戶造成有害干擾，感知用戶在通信過程中，需能夠快速檢測到主用戶的再次出現(xiàn)，以便及時騰出帶寬給主用戶使用。這就需要物理層具有一種新的功能———頻譜偵測功能。

　　動態(tài)頻譜分配

　　目前對感知無線電的頻譜共享技術(shù)的研究主要是基于頻譜池(SpectrumPooling)的策略。頻譜池策略的思想是將一部分分配給不同業(yè)務(wù)的頻譜合并成一個公共的頻譜池，頻譜池中的頻譜可以是不連續(xù)的，整個頻譜池又可劃分為若干個子信道。感知用戶可臨時占用頻譜池里的空閑信道。動態(tài)頻譜分配要能協(xié)調(diào)和管理主用戶和感知用戶之間的信道接入。主要有兩種策略：一種是只要頻譜池有空閑的子信道，主用戶就可以選擇空閑信道而不中斷感知用戶的通信；另一種是主用戶并不考慮感知用戶是否占用信道，只要需要就占用信道，而感知用戶必須切換到其他信道。

　　抗干擾技術(shù)

　　采用感知無線電技術(shù)實現(xiàn)頻譜共享的前提是必須保證對主用戶不造成干擾。感知無線電里的抗干擾技術(shù)主要有干擾估測和功率控制技術(shù)。在感知無線電系統(tǒng)中，引入了干擾溫度這一度量標準來估測干擾的大小。在CR系統(tǒng)中，發(fā)射功率受到給定干擾溫度和可用頻譜空洞數(shù)這兩種無線網(wǎng)絡(luò)資源的限制。到目前為止，一般采用信息論和對策論來解決功率控制的難題。

　　新的MAC層協(xié)議感知用戶間需要交換一些控制和感知信息。為了滿足感知用戶之間的通信，需要一種新的公共控制信道來完成信令信息的傳輸，CR系統(tǒng)中的MAC協(xié)議設(shè)計就要考慮特定的控制信道的需求。

　　無線局域網(wǎng)實現(xiàn)了許多認知無線電技術(shù)，并且能夠利用感知無線電來增強其安全和網(wǎng)絡(luò)性能；基于MIMO-OFDM的CR系統(tǒng)也在研究當中。感知無線網(wǎng)絡(luò)將成為具備極高頻譜使用效率的未來新發(fā)展。