認知無線電技術，三張圖即可揭秘？

　　相信童鞋們都對大名鼎鼎的認知無線電技術有所耳聞，那到底是個什么東東呢?下面就來給大家普及一下認知無線電的基本知識。

　　隨著無線通信需求的不斷增長，對無線通信技術支持的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高。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)對無線頻譜資源的需求也相應增長，從而導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。問題出現(xiàn)了，解決發(fā)法捏?因此，偉大的科學家筒子們提出了采用認知無線電(CR，全稱Cognitive Radio)技術，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。

　　認知無線電是一種智能頻譜共享技術，通過智能學習以及對頻譜環(huán)境的感知對傳輸參數(shù)進行實時的調(diào)整，能夠?qū)︻l譜的利用率進行顯著的提升。

　　圖1 認知環(huán)

　　1認知無線電架構(gòu)

　　“無線電之父”Mitola的概念模型包括硬件和軟件。其軟件部分由基礎軟件和智能軟件構(gòu)成。硬件部分重點使用軟件無線電的基本體系結(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)信號的調(diào)制解調(diào)以及均衡信號的問題;天線是為了接收并發(fā)射無線電信號;射頻前端由無線電信號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)絡中的各種協(xié)議與控制問題，兼容不同的網(wǎng)絡;用戶接口部分可以根據(jù)RKRL語言滿足不同的接口服務，同時使用關于用戶需要的支持自動推理的方法，實現(xiàn)個人通信服務。

　　圖2 CR射頻前端結(jié)構(gòu)圖

　　2認知無線電物理層技術特征

　　1. 頻率偵聽

　　認知無線電技術在應用中，能夠?qū)︻l譜進行連續(xù)的偵聽，以此對沒有占用的頻譜進行及時的發(fā)現(xiàn)，在不對主用戶造成干擾的情況下對用戶的再次出現(xiàn)進行快速的檢測，以此便于為用戶騰出相應的帶寬。要想對該功能進行實現(xiàn)，就需要對一種新的功能-頻譜偵聽技術進行運用，能夠獲得非常高的檢測率。而受到檢測能力的限制以及陰影衰落以及多徑情況的影響，為了能夠更為準確的對用戶不同的接收功率進行檢測，該技術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，其對周期平穩(wěn)過程以及導頻信號技術進行應用，并不能夠?qū)︻l譜檢測的可靠性進行滿足。而就目前來說，則可以通過DF、AF以及CF協(xié)議的應用對其頻譜偵聽能力進行提升。

　　2. 動態(tài)頻譜分析

　　在現(xiàn)今的頻譜研究中，歐洲地區(qū)的很多項目已經(jīng)對不同網(wǎng)絡的動態(tài)頻譜分配算法進行了研究，而對于認知無線電網(wǎng)絡來說，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存在著不完全適用的情況?？紤]到目前動態(tài)頻譜分配在標準、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)今應用較多的頻譜共享技術，在該技術中，其思想即首先將不同業(yè)務的頻譜合并成一個公共的頻譜池，之后再將其劃分為不同的信道。沒有得到授權(quán)的用戶，則可以對這部分空閑的信道進行臨時的占用。對于該策略來說，對信道應用的公平性以及利用率進行了充分的考慮，可以說是一個受限信道的分配問題。

　　圖3 頻譜感知技術分類

　　3認知無線電技術的發(fā)展

　　就目前來說，無線電思想已經(jīng)在很多無線通信的領域當中得到了應用，如在5GHz頻段的IEEE·802.11a，則對TPC以及DFS機制進行了應用，以此有效的避免了同雷達信號間的干擾。而在高速情況下接入的EVDO以及HSDPA認知調(diào)制，則需要通過對用戶需要服務的確認對用戶工作的最佳環(huán)境進行識別，并在此基礎上對更為有效的數(shù)據(jù)速率以及調(diào)制方案進行設定，以此對用戶的QoS需求進行滿足。對于這部分技術來說，其僅僅是認知無線電功能中非常小的一部分，能夠按照漸進方式擴展到無線電全部性能。

　　認知無線電技術是現(xiàn)今非常熱門的無線技術類型，據(jù)射頻君所知，下一代的單兵電臺就以及打算采用認知無線電+去中心化的方式來實現(xiàn)，高級吧?嘿嘿，所以就目前來說，射頻君還是可以預見認知無線技術較大的發(fā)展?jié)摿?，有興趣的童鞋們未來可以從鏈路維護、定價策略以及系統(tǒng)安全等方面進行更加深入的研究。