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(1)認知無線電定義

        認知無線電的全稱Cognitive Radio。 隨著無線通信技術的迅速發(fā)展，新的無線通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，一方面需要分配新的無線頻率供使用，然而目前無線頻譜基本上已經(jīng)沒有新的頻段可供分配，造成頻譜資源稀缺局面；而另一方面對目前頻譜實際利用率的調查研究表明，整個無線頻譜的利用率卻十分低下，其平均利用率不到15%,巨大的反差促使各國無線管理部門開始考慮如何更有效的使用無線頻譜資源。

       究其原因，目前頻譜利用率低下的部分原因在于現(xiàn)有的頻譜共享方式為靜態(tài)共享，即分配一個固定的頻段給特定的無線通信系統(tǒng)，其他系統(tǒng)不得使用該頻段。靜態(tài)頻譜分配體制帶來頻譜規(guī)劃和管理的方便性，然而正如實際調查情況表明其造成了無線頻漕資源利用的低效率，鑒于此，動態(tài)共享頻譜方式作為提高頻譜效率的一種有效手段受到了極大的重視。通過研究如何與現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)共享頻譜而對其不產(chǎn)生干擾能有效地提高現(xiàn)有的頻譜利用效率，緩解不斷增加的頻譜資源分配壓力。動態(tài)共享頻譜主要可以分成如下幾種形式：

       為避免對現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，影響其使用，動態(tài)頻譜共享方式需要智能的無線電系統(tǒng)。J.Mitola等于20世紀末提出通過構造具有認知能力的無線電系統(tǒng)，來達到動態(tài)共享頻譜的方式成為目前動態(tài)頻譜共享技術的主流方向。

       認知無線電系統(tǒng)可以視為一個具有感知周圍頻譜環(huán)境、依據(jù)環(huán)境動態(tài)調整傳輸參數(shù)的智能無線電通信系統(tǒng)，如圖意了認知無線電用戶從感知一認知一行為的過程：首先接收機通過感知來自外部無線環(huán)境的信號，獲取頻譜狀態(tài)信息，這些信息一方面被記錄在相應的數(shù)據(jù)庫中；另一方面認知用戶可以結合存儲的歷史數(shù)據(jù)進行學習、推理，以獲取如用戶行為、頻譜空洞的平均時長、信道狀態(tài)等信息，認知引擎通過決策數(shù)據(jù)庫對相應的感知信息、策略、規(guī)則進行統(tǒng)一決策，確定相應發(fā)射參數(shù)，如調制方式、編碼方式、發(fā)射功率等參數(shù)，接收、發(fā)射相應的信息。

為實現(xiàn)認知無線電系統(tǒng)，需要解決的關鍵問題包括頻譜感知、終端重配置、資源管理、頻譜接入策略等。

•  頻譜感知

       認知無線電需要對其所在位置的頻譜使用狀況進行感知，獲取相應的頻譜使用信息，如空閑頻率位置、帶寬、允許的干擾功率、忙閑規(guī)律等，以支持系統(tǒng)高層頻譜接入策略決策、資源管理等。

•  終端重配置

       認知無線電需要根據(jù)不同的信道傳輸條件，自適應地選擇合適的通信協(xié)議，有機地選擇相應的調制、編碼方式，以達到有效的通信，因此認知無線電終端需要具有通信參數(shù)、協(xié)議可重配的能力。

•  資源管理

       由于頻譜使用的動態(tài)特性，認知無線電系統(tǒng)需要動態(tài)維護可使用的頻率資源，保證認知無線電通信系統(tǒng)的通信穩(wěn)定性，需要相應的頻譜資源管理、功率管理、協(xié)議管理等。

•  頻譜共享策略

       認知無線電基于頻譜感知，動態(tài)與其他在用無線電系統(tǒng)共享頻譜，因此需要設計良好的頻譜接入、退出策略，以最大程度保證對在用無線系統(tǒng)造成的干擾在可接受的范圍之內(nèi)。