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(1)認(rèn)知無(wú)線電定義

        認(rèn)知無(wú)線電的全稱Cognitive Radio。 隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，新的無(wú)線通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，一方面需要分配新的無(wú)線頻率供使用，然而目前無(wú)線頻譜基本上已經(jīng)沒(méi)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(duì)目前頻譜實(shí)際利用率的調(diào)查研究表明，整個(gè)無(wú)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(guó)無(wú)線管理部門開始考慮如何更有效的使用無(wú)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(gè)固定的頻段給特定的無(wú)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(lái)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(wú)線頻漕資源利用的低效率，鑒于此，動(dòng)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(guò)研究如何與現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)共享頻譜而對(duì)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(dòng)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(jì)合理的頻譜禮儀、政策等因素，使各系統(tǒng)對(duì)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(chǎng),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(huì)使用該頻段，因此共享系統(tǒng)必須具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頻譜資源狀態(tài)的能力，從而獲得機(jī)會(huì)共享該頻譜。典型的系統(tǒng)如:IEEE802.22WRAN是對(duì)電視廣播頻段的機(jī)會(huì)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(duì)現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，影響其使用，動(dòng)態(tài)頻譜共享方式需要智能的無(wú)線電系統(tǒng)。J.Mitola等于20世紀(jì)末提出通過(guò)構(gòu)造具有認(rèn)知能力的無(wú)線電系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到動(dòng)態(tài)共享頻譜的方式成為目前動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)的主流方向。

       認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)可以視為一個(gè)具有感知周圍頻譜環(huán)境、依據(jù)環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸參數(shù)的智能無(wú)線電通信系統(tǒng)，如圖意了認(rèn)知無(wú)線電用戶從感知一認(rèn)知一行為的過(guò)程：首先接收機(jī)通過(guò)感知來(lái)自外部無(wú)線環(huán)境的信號(hào)，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(kù)中；另一方面認(rèn)知用戶可以結(jié)合存儲(chǔ)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(shí)長(zhǎng)、信道狀態(tài)等信息，認(rèn)知引擎通過(guò)決策數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)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(wú)線電系統(tǒng)，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)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(wú)線電需要對(duì)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(wú)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(wú)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(dòng)態(tài)特性，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)維護(hù)可使用的頻率資源，保證認(rèn)知無(wú)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(wú)線電基于頻譜感知，動(dòng)態(tài)與其他在用無(wú)線電系統(tǒng)共享頻譜，因此需要設(shè)計(jì)良好的頻譜接入、退出策略，以最大程度保證對(duì)在用無(wú)線系統(tǒng)造成的干擾在可接受的范圍之內(nèi)。

(2)認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)