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(1)認(rèn)知無線電定義

        認(rèn)知無線電的全稱Cognitive Radio。 隨著無線通信技術(shù)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(shí)際利用率的調(diào)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(shí)際調(diào)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：

不授權(quán)頻段多系統(tǒng)共享，各系統(tǒng)只要滿足相應(yīng)的功率參數(shù)，就可以自由使用該頻段，典型的如ISM2.4GHz頻段.IEEE802.11與Bluetooth等系統(tǒng)共享該頻段。這種共享方式需要設(shè)計合理的頻譜禮儀、政策等因素，使各系統(tǒng)對公共頻譜的共享滿足一定的公平性，達(dá)到一定的頻譜效率。

 授權(quán)頻段系統(tǒng)允許其他系統(tǒng)共享。這種共享方式允許原授權(quán)頻段系統(tǒng)開放頻譜第二市場,允許其他系統(tǒng)在不影響原系統(tǒng)正常使用情況下機(jī)會使用該頻段，因此共享系統(tǒng)必須具有實(shí)時監(jiān)測頻譜資源狀態(tài)的能力，從而獲得機(jī)會共享該頻譜。典型的系統(tǒng)如:IEEE802.22WRAN是對電視廣播頻段的機(jī)會共享。

 其他共享方式.如各授權(quán)頻段系統(tǒng)聯(lián)合共享、授權(quán)頻段系統(tǒng)內(nèi)頻譜共享等。

       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(jì)末提出通過構(gòu)造具有認(rèn)知能力的無線電系統(tǒng)，來達(dá)到動態(tài)共享頻譜的方式成為目前動態(tài)頻譜共享技術(shù)的主流方向。

       認(rèn)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(diào)整傳輸參數(shù)的智能無線電通信系統(tǒng)，如圖意了認(rèn)知無線電用戶從感知一認(rèn)知一行為的過程：首先接收機(jī)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(yīng)的數(shù)據(jù)庫中；另一方面認(rèn)知用戶可以結(jié)合存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、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(rèn)知引擎通過決策數(shù)據(jù)庫對相應(yīng)的感知信息、策略、規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一決策，確定相應(yīng)發(fā)射參數(shù)，如調(diào)制方式、編碼方式、發(fā)射功率等參數(shù)，接收、發(fā)射相應(yīng)的信息。

為實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電系統(tǒng)，需要解決的關(guān)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(rèn)知無線電需要對其所在位置的頻譜使用狀況進(jìn)行感知，獲取相應(yīng)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(rèn)知無線電需要根據(jù)不同的信道傳輸條件，自適應(yīng)地選擇合適的通信協(xié)議，有機(jī)地選擇相應(yīng)的調(diào)制、編碼方式，以達(dá)到有效的通信，因此認(rèn)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(rèn)知無線電系統(tǒng)需要動態(tài)維護(hù)可使用的頻率資源，保證認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)的通信穩(wěn)定性，需要相應(yīng)的頻譜資源管理、功率管理、協(xié)議管理等。

•  頻譜共享策略

       認(rèn)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(shè)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)。

(2)認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)