论文部分内容阅读
【摘 要】随着时代的发展，作为软件无线电技术的一个扩展，认知无线电技术受到了广泛的关注。通常这种技术的采用可以自动检测无线电环境并对传输参数进行调整，在时间、空间、频率以及调制方式等多个方面可实现无线频谱的共享，很大程度上提高了频谱利用效率。在本文中，作者讨论了认知无线电的定义和其所具备的特点，并对认知无线电的功能和应用进行了相应的讨论，并在文章的最后讨论了相应技术的未来发展前景。
【关键词】认知无线电 软件无线电 频谱利用效率
一、引言
伴随着无线电技术的发展，无线服务重点逐渐向着音频、视频和高清晰图片等需要较高下载速率和较宽频谱的方向发展，而当前，频谱的缺乏严重阻碍这些高性能数据传输的发展。
在大多数的发达国家中，许多的可用频谱已被分配。同时，由于天线尺寸的局限以及电磁波本身的传输特性也限制了可用频谱范围。而对于用户来说，仅仅关心运营商所提够的服务，对此，针对用户所需的种种服务，网络运行商应发展合理的技术来不断满足于用户的需求。而如今的情况则是，用户只能得到运行商提供的某些特定服务，往往这些服务还要受到技术层面的限制。为了不断的满足用户的需求，需要网络及终端的更高灵活性，这就促使了认知无线电技术的产生和发展。
二、相关概念及特点
（一）关于认知无线电的概念
对于认知无线电的定义有着许多种的说法，其中比较有代表性的定义由FCC、John Notor、ITU-WP8A等个人或组织给出。FCC给出了一种得到了很多人的认可的概念。他认为认知无线电是无线电的一种，它可通过与其运行环境的交互，从而实现发射机参数的改变。John Notor的理论认为软件无线电和认知无线电有着相互交织的部分，二者谁也不是谁的发展和继承。TU-WP8A定义认知无线电通过对操作环境的感知或了解，从而实现其操作参数动态调整的一种无线电或系统。
（二）认知无线电的特点
通常所说的认知无线电具有重构能力以及认知能力两大基本特征。
1.重构能力。重构能力是指一种动态性，他是得认知无线电设备采用多种无线传输技术进行数据的收发。其核心思想是，在不对频谱授权用户产生有害干扰的前提下，利用授权系统的空闲频谱来为用户提供可靠的通信服务。
2.认知能力。认知能力是指认知无线电通过对外界环境的感知和捕获，实现对于特定时间和空间内未使用的频谱资源的标定，并根据具体数据做出相应的调节，并对工作频谱及参数进行规划选择。要实现认知无线电的认知功能一般要进行3个步骤，主要为频谱感知、频谱分析以及频谱判定。做出最终判断，从而选择合适的频段进行传输数据。
三、认知无限电的功能与实现
（一）认知无线电的主要功能
我国认知无线电技术的发展仍然处于起步的阶段，总体的来说，认知无线电系统的功能一般包括检测、分析、调整、推理、学习等相应的功能。同时，这些功能构成了认知无线电技术的一个认知循环。
1.检测功能。认知无线电的工作环境较为特殊，因此，认知无线电必须具有精确的检测能力，通常，它可以在全频段范围内进行频谱检测，从而得到整个频段的可使用频段。这对这种检测技术，有些研发人员提出通过检测接收机本振频谱泄漏完成对哑终端的定位，但这种方式仍然是出于实验阶段。
2.分析功能。认知分析功能主要包括对网络内部状态、自身性能、用户自身需求一级外部相关数据以及相关知识的分析。分析功能指的就是对获取检测信息的初步处理。通过所获取的频谱检测结果，认知无线电设备对使用的频点和发射时间、首要用户的位置、信道状况、可用带宽、以及传输中对其他用户产生的影响等进行相应的分析。
3.调整功能。调整是完成整个信号传输的一个关键步骤，根据之前检测和分析得到的相应数据，认知无电设备通过不同的编解码、先进的功率控制技术以及调制技术，对频点和发射时机进行合理的选择，并最终完成数据的传输。
4.推理和学习功能。推理和学习功能是指，认知无线电设备能够根据历史数据进行推理，并得到相应的参考信息，最终经过调整得到合理的解决方案。
（二）认知无线电的实现关键
认知无线电的正常运行的实现通常必须具备以下几点，也就是必须具备高灵敏度接收机、智能处理平台、可重配置的无线电设备以及组网应用。
高灵敏度的接收机可以精确测量频谱，从而可以很快的完成频谱的检测功能。 不过对于频谱的分析，智能处理平台是不可缺少的。根据无线检测结果，高速智能处理平台可以对无线传输背景，包括首要用户的定位、存在、信道状况估计、频谱空穴的发现以及传输带宽选择等多种参数进行相应的快速相应和分析。针对分析得到的结果需要有效的可重新配置的无线电设备进行相应的数据传输。对于数据传输过程，可重新配置的无线电设备起到了十分关键的作用。
不过当各个认知无线电设备独立工作的时候就不可避免地产生冲突，为了稳定的运行相应的设备就必须统筹兼顾，做到设备的合理运行，这就需要相应的组网应用的产生，从而在最大程度上降低可能冲突的发生。
四、认知无线电的未来发展与展望
在无线电的发展过程中，认知无线电有着重要的作用。认知无线电技术的采用可以很大程度的提高可用频谱数量，并提高频谱利用率，节约资源。不过，认知无线电技术的发展还存在一定的问题。第一，当前频谱管制政策并没有完全放开，限制技术的发展；第二，认知无线电的灵活性还需相应的提高；第三在硬件技术发展发展上仍存在一定问题，同时组网的语言和协议还不是很完善。
虽然由于技术的限制，认知无线电市场占有较少，但作为新兴技术以及随着各项技术的发展和进步，将来认知无线电技术将会获得突破性的进展，推动无线电技术的发展。
五、结束语
认知无线电可以在很大程度上提高资源的利用率，在我国未来无线电事业的发展过程中必将不断占据主导地位，服务于广大群众。
参考文献：
[1]郭彩丽，张天魁，曾志民，认知无线电关键技术及应用的研究现状[J]，电信科学，2006，8
[2]叶佩军，安建平，认知无线电在未来多媒体移动通信中的应用[J]，电讯技术，2004，44
[3]曹华孝，鲜永菊，徐昌彪，认知无线电技术的国内外发展与研究现状，研究与开发，2008，9
[4]周贤伟，孟 潭，王丽娜，认知无线电研究综述，专题评述，2006，6
【关键词】认知无线电 软件无线电 频谱利用效率
一、引言
伴随着无线电技术的发展，无线服务重点逐渐向着音频、视频和高清晰图片等需要较高下载速率和较宽频谱的方向发展，而当前，频谱的缺乏严重阻碍这些高性能数据传输的发展。
在大多数的发达国家中，许多的可用频谱已被分配。同时，由于天线尺寸的局限以及电磁波本身的传输特性也限制了可用频谱范围。而对于用户来说，仅仅关心运营商所提够的服务，对此，针对用户所需的种种服务，网络运行商应发展合理的技术来不断满足于用户的需求。而如今的情况则是，用户只能得到运行商提供的某些特定服务，往往这些服务还要受到技术层面的限制。为了不断的满足用户的需求，需要网络及终端的更高灵活性，这就促使了认知无线电技术的产生和发展。
二、相关概念及特点
（一）关于认知无线电的概念
对于认知无线电的定义有着许多种的说法，其中比较有代表性的定义由FCC、John Notor、ITU-WP8A等个人或组织给出。FCC给出了一种得到了很多人的认可的概念。他认为认知无线电是无线电的一种，它可通过与其运行环境的交互，从而实现发射机参数的改变。John Notor的理论认为软件无线电和认知无线电有着相互交织的部分，二者谁也不是谁的发展和继承。TU-WP8A定义认知无线电通过对操作环境的感知或了解，从而实现其操作参数动态调整的一种无线电或系统。
（二）认知无线电的特点
通常所说的认知无线电具有重构能力以及认知能力两大基本特征。
1.重构能力。重构能力是指一种动态性，他是得认知无线电设备采用多种无线传输技术进行数据的收发。其核心思想是，在不对频谱授权用户产生有害干扰的前提下，利用授权系统的空闲频谱来为用户提供可靠的通信服务。
2.认知能力。认知能力是指认知无线电通过对外界环境的感知和捕获，实现对于特定时间和空间内未使用的频谱资源的标定，并根据具体数据做出相应的调节，并对工作频谱及参数进行规划选择。要实现认知无线电的认知功能一般要进行3个步骤，主要为频谱感知、频谱分析以及频谱判定。做出最终判断，从而选择合适的频段进行传输数据。
三、认知无限电的功能与实现
（一）认知无线电的主要功能
我国认知无线电技术的发展仍然处于起步的阶段，总体的来说，认知无线电系统的功能一般包括检测、分析、调整、推理、学习等相应的功能。同时，这些功能构成了认知无线电技术的一个认知循环。
1.检测功能。认知无线电的工作环境较为特殊，因此，认知无线电必须具有精确的检测能力，通常，它可以在全频段范围内进行频谱检测，从而得到整个频段的可使用频段。这对这种检测技术，有些研发人员提出通过检测接收机本振频谱泄漏完成对哑终端的定位，但这种方式仍然是出于实验阶段。
2.分析功能。认知分析功能主要包括对网络内部状态、自身性能、用户自身需求一级外部相关数据以及相关知识的分析。分析功能指的就是对获取检测信息的初步处理。通过所获取的频谱检测结果，认知无线电设备对使用的频点和发射时间、首要用户的位置、信道状况、可用带宽、以及传输中对其他用户产生的影响等进行相应的分析。
3.调整功能。调整是完成整个信号传输的一个关键步骤，根据之前检测和分析得到的相应数据，认知无电设备通过不同的编解码、先进的功率控制技术以及调制技术，对频点和发射时机进行合理的选择，并最终完成数据的传输。
4.推理和学习功能。推理和学习功能是指，认知无线电设备能够根据历史数据进行推理，并得到相应的参考信息，最终经过调整得到合理的解决方案。
（二）认知无线电的实现关键
认知无线电的正常运行的实现通常必须具备以下几点，也就是必须具备高灵敏度接收机、智能处理平台、可重配置的无线电设备以及组网应用。
高灵敏度的接收机可以精确测量频谱，从而可以很快的完成频谱的检测功能。 不过对于频谱的分析，智能处理平台是不可缺少的。根据无线检测结果，高速智能处理平台可以对无线传输背景，包括首要用户的定位、存在、信道状况估计、频谱空穴的发现以及传输带宽选择等多种参数进行相应的快速相应和分析。针对分析得到的结果需要有效的可重新配置的无线电设备进行相应的数据传输。对于数据传输过程，可重新配置的无线电设备起到了十分关键的作用。
不过当各个认知无线电设备独立工作的时候就不可避免地产生冲突，为了稳定的运行相应的设备就必须统筹兼顾，做到设备的合理运行，这就需要相应的组网应用的产生，从而在最大程度上降低可能冲突的发生。
四、认知无线电的未来发展与展望
在无线电的发展过程中，认知无线电有着重要的作用。认知无线电技术的采用可以很大程度的提高可用频谱数量，并提高频谱利用率，节约资源。不过，认知无线电技术的发展还存在一定的问题。第一，当前频谱管制政策并没有完全放开，限制技术的发展；第二，认知无线电的灵活性还需相应的提高；第三在硬件技术发展发展上仍存在一定问题，同时组网的语言和协议还不是很完善。
虽然由于技术的限制，认知无线电市场占有较少，但作为新兴技术以及随着各项技术的发展和进步，将来认知无线电技术将会获得突破性的进展，推动无线电技术的发展。
五、结束语
认知无线电可以在很大程度上提高资源的利用率，在我国未来无线电事业的发展过程中必将不断占据主导地位，服务于广大群众。
参考文献：
[1]郭彩丽，张天魁，曾志民，认知无线电关键技术及应用的研究现状[J]，电信科学，2006，8
[2]叶佩军，安建平，认知无线电在未来多媒体移动通信中的应用[J]，电讯技术，2004，44
[3]曹华孝，鲜永菊，徐昌彪，认知无线电技术的国内外发展与研究现状，研究与开发，2008，9
[4]周贤伟，孟 潭，王丽娜，认知无线电研究综述，专题评述，2006，6