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2 無線區(qū)域網(wǎng)和認知無線電技術

云知道

作者:田峰 程世倫 楊震; 摘要：802.22工作組的主要任務是開發(fā)和建立一套基于認知無線電(CR)技術，在現(xiàn)有電視頻段利用暫時空閑的頻道進行無線通信的區(qū)域網(wǎng)空中接口標準 。由于基于802.22協(xié)議的無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)工作在現(xiàn)有電視頻段中，要求不能對正在廣播的電視頻道產(chǎn)生干擾，所以WRAN采用了認知無線電技術，對電視頻段進行感知和測量，利用動態(tài)頻譜治理技術找到空閑頻道進行再分配 。認知無線電技術將是未來無線通信的發(fā)展方向之一 。本講座將分3期對無線區(qū)域網(wǎng)和認知無線電技術進行介紹，第1講介紹無線區(qū)域網(wǎng)絡和IEEE802.22工作組情況，包括WRAN背景、802.22系統(tǒng)、802.22空中接口等；第2講介紹認知無線電技術和實現(xiàn)其的基礎軟件無線電(SDR)技術，包括無線電知識描述語言(RKRL)和認知循環(huán)、無線電頻譜禮儀等；第3講介紹802.22WRAN頻譜共存問題和認知無線電技術的應用 。
基金項目：教育部重點科技項目(206055)
2.認知無線電
無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)工作在現(xiàn)有電視頻段中，采用動態(tài)頻譜治理技術，實現(xiàn)與現(xiàn)有電視系統(tǒng)的頻譜共享，最大限度地提高頻譜利用率 。認知無線電(CR)是實現(xiàn)WRAN的要害，而且被普遍認為是解決目前無線頻譜利用率低問題的最佳方案 。雖然認知無線電技術的發(fā)展剛剛起步，然而，放眼未來，可以認為它極具潛力 。認知無線電可以在提高無線頻譜使用效率、改善無線通信系統(tǒng)性能等方面發(fā)揮重要作用，并且隨著人工智能和信號處理技術的不斷發(fā)展，認知無線電將會使得無線通信系統(tǒng)更加智能化，將對人類社會未來的通信發(fā)展產(chǎn)生不可估量的影響 。
2.1認知無線電目前的研究現(xiàn)狀
認知無線電(Cognitive Radio)這個術語首先是Joseph Mitola在軟件無線電概念的基礎上提出的 。1999年Mitola在他的博士論文中描述了一個認知無線電系統(tǒng)，通過無線知識描述語言(RKRL)來加強個人無線服務的靈活性，對認知無線電進行擴展，并給出了令人感愛好的跨學科的認知無線電的概念總結 。
美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)2002年發(fā)布的頻譜政策非凡工作組(SPTF)報告，對頻譜資源的使用政策具有深遠的影響 。報告設定了認知無線電工作組，并于2003年5月在華盛頓成立，隨后在2004年3月在美國拉斯維加斯召開了一個認知無線電的學術會議，標志著認知無線電技術正式起步 。
學術界也行動起來，聞名通信理論專家Simon Hakin在2005年2月JSAC in Communications上發(fā)表了關于認知無線電的綜述性文章“Cognitive radio: brain-empowered wireless communications”，開始了國際性的認知無線電技術研究 。隨后Berkeley、Virginia、Stevens等大學研究所和軟件無線電(SDR)論壇等研究組織紛紛展開研究，Rutgers大學Winlab實驗室還進行了認知無線電平臺的開發(fā) 。
美國國防部(DARPA)的XG計劃將研制以認知無線電為核心的系統(tǒng)方法和要害技術，以實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入和共享 。XG稱其論證的頻譜效率可使目前的頻譜利用率提高10～20倍 。圖5為XG計劃的動態(tài)頻譜利用圖 。Intel、Qualcomm、Philips、Nokia等公司也已經(jīng)開始著手進行認知無線電系統(tǒng)技術的研究 。
認知無線電的目的在于提高頻譜利用率 。但這不僅是個技術問題，由于要從根本上改變過去的無線電資源分配狀態(tài)，因此要想實現(xiàn)認知無線電，除技術開發(fā)之外，還必須有政府法規(guī)上的支持 。美國2004年5月頒布建議制訂規(guī)則通告(NPRM)，答應在不影響授權用戶(如電視接收者)的前提下，通過基于認知無線電的技術使用電視廣播頻段中的未授權的無線資源，放寬了認知無線電實用化的限制 。日本也已公布將于2005年開始探討該技術 。歐洲的德國、英國、意大利、瑞典等目前都有相關機構在研究認知無線電 。

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