认知无线电体系结构和关键技术
一、认知循环
认知无线电结构(Cognitive radio architecture,CRA)包括一系列设计规则，认知无线电依靠这些规则及一些具体的组成成分，使得认知层的信息服务能够得到实现。这种实现方式支持成本-效用这种随时间的推移，执行能力逐渐增长的发展模式。这种结构下的认知子系统包括一个推论层级、一个当前的组织、推论和控制状态以及认知循环之间的流动。
1.认知循环的概念
下图为第一代认知无线电结构CRA I而发展的认知循环结构，这个循环以反应序列的方式实现智能的认知无线电(Intelligent cognitive radio,ICR)所需要的能力。外界刺激作为感觉到的中断信号输入认知无线电设备，进入认知循环，并输出一个响应。这种ICR不断地观察(感觉和感知)周围环境，调整自己，做出计划、决定，最后行动。在一个单处理器的推论系统中，CR的控制流可能从循环中的观察状态流向决定状态。在多处理器系统里，感知、预处理、推理和行动的瞬时结构可能是并行且复杂的。其某些特征可以使各个阶段的推理同步。在单位处理器上所有工作的指南码有严格的推论顺序，在图中有定义。这个过程被称为“清醒时期”，因为占大部分时间的原始推理活动同环境是紧密相关的。我们把功率减少状态称为“睡眠时期”，把需要计算的、精确的类型识别和学习称为“做梦时期”，把更高一级交互信息称为“祈祷时期”。
在清醒时期中，在CR的任何一个感知器接受到新的刺激或一个先前认知循环的完成都会激起一个新的原始的认知循环。认知无线电通过分析进入的信息流来观察周围环境。这些分析包括监视无线电广播语言到文字的转化，如天气频道、自动收报机纸条。任何提供环境认知信息的射频网络或短距离的无线广播网也可能被分析。在观察时期，一个CR也会读取位置、温度、光照级别感知结果，进而推导出用户通信的环境。
2.观察
ICR通过多维的方式同时接受多个外界刺激来感觉和感知周围环境并把这些刺激同先前的经验绑在一起或者更典型的是绑成子集形式，这样随后就可以检测到时间敏感的外界刺激并最终做出计划和行动。
因此，ICR不断地收集经验并且把先前的收集结果和当前的环境相比较。一个CR能通过积累其先前的记忆来获取经验。所以能够记忆和快速联系当前经验以及更新先前经验是CRA的一个核心能力。
3.调整
“调整阶段”通过把本次观察同一场景的已知的刺激集合绑在一起决定了一次关察的意义。
调整阶段包括内部数据构架，它组成了短期记忆(short term memory,STM)，人们在对话中使用STM就不必同长期记忆(long term memory,LTM)一样记忆所有的东西。典型的例子就是长期的情况下，人们需要重复才能获得信息。自然环境提供了必要的冗余信息，促使STM向LTM转化。在CRA中，从STM向长期记忆的转化被睡眠循环居中调停了。在睡眠循环中，对上次睡眠循环后STM中内容的分析既是内部分析又考虑了现有的LTM。怎样解决这个话题是CR的一个重要研究课题，但是总体框架在CRA中已有定义。
把当前的外界刺激同已存储的经验相匹配可以通过刺激识别或“绑定”来实现。调整阶段是认知活动中的第一步。
4.计划
绝大多数刺激的处理方式都是“精心策划”的，而不是被动的“应激”性的。对于网络上的一个信号，通常都会产生一个计划来处理(计划阶段中的“正常路径”)。计划阶段包括计划的产生。在研究-质量或工业-强度的CR中，因果关系的正式模型必须要嵌入到计划工具中。计划阶段也必须包括时间的推理。典型的情况是，应激性的反映是预先用程序编号的或是由网络定义的(CR被“告知”如何去做)，然而其他的行为可能是计划的。一个激励能和一个简单的计划相联系。在一个简单的计划系统中，这种简单计划是计划参数的一个功能。开放的源计划工具能使计划子系统嵌入到CRA中，提高计划的构成。这样的工具从视觉、听觉、文本、射频频段以及RA(regulatory authority rule)规则和先前得知的用户偏好出发，使射频和信息接入以一种基于目标的方式结合在一起。
5.决策
决策阶段是从候选计划中选出一个来，当有外来信息时认知无线电可能警告用户(就像寻呼机)或者推迟这个外来的干扰(例如，就像在一个重要会议上的秘书在浏览电话)。
6.行为
“行为”阶段是用受动模型发起已选择好的流程。受动器可能接入外部世界或CR 的内部状态。
(1)基于外部世界的行为
外部世界的接入主要包括将待表达的信息传达给本地环境或以文本的形式传达
给另一个用KQML，RKRL，WOL，RXML的CR、CN(cognitive network)或某个其他合适的知识交换标准。
(2)基于内部的行为
基于内部的行动包括控制“可机器操控的”资源，如无线电信道。CR也可能影响现有内部模式的内容。例如，通过增加激励-经验-响应的模式(serModel)到现有的内部模式结构。这种新概念本身会给当前的场景定义相关的概念。一个场景中相同概念的多个独立源加强了该场景下的概念。我们用“自己”来标称这些模型以压缩经验。这些经验也可能会应激性地被整合到RXML知识架构中，只要应激性的反应能对这些经验进行合适地编码。
7.学习
学习是感知、观察、决策和行动的一个功能。在观察阶段中的感知等级，所有的感官知觉都不断地同先前的激励匹配，这样系统就会不断地记录事件发生的个数，并且记录上次激励同原始激励之间的总时间。初始的学习就是在观察阶段中的感知等级被调停的。
当引进新的内部模型时，作为对已存在的模型和CBR（constants bit rate）的反应，学习也会发生。总之，有很多机会把机器学习(machine learning)整合到iCR中。认知循环的每个阶段都有很多的机会给发现过程，像上述的“柱状图”，以及其他很多待发展的ML路径。既然这个构架包括通过计算事件发生的个数来和serModel 进行内部加强，那么整个构架也支持带有不确定性的ML路径。
最后，每当一个新的serModel的类型被创造时，作为对实例化内部生成的serModel的行动的反应，就会发生一个学习的行为。例如，先前的和当前的内部状态可能会同人们的期望相比，以便来了解通信模式的有效性，实例化一个新的serModel。
8.自主监视
先前的每个阶段都必须有计算机构，以便能事先计算执行时间。另外，每个阶段必须限制其计算量，这样才能使耗费的资源少于预先计算的耗费资源的上限。因此，CR作为一个自我调整、自我适应的系统，整个架构必须有一些限制和某种数据集来获得某种程度上可接受的稳定性。
由于在某些推理系统中使用的第一顺序预测微积分（first order predicate calculus, FOPC）并不具有决定性，我们就不能事先计算FOPC表达完成所需要的时间。我们也许会用循环来排除这种情况，用循环探测方法解决一个表达所需要的时间可能被宽泛地看成一些参数的指数函数(例如，FOPC数据库中的声明和规则的语句的表达式的个数)。因此，是不允许无限制执行FOPC的。
同样，无限制的For、Until和While循环也是被禁止的。有限制的迭代代替了无限的循环。在这种迭代里，计算或者提供循环所需要的时间同决定循环的反复控制的计算是独立的。下一代的编译器和case工具能够便利化这些貌似不合实际的做法。由于结构话的设计和编程禁止这些自我指示、自我调整的编码，市场上目前还没有这些工具。但是由于CR本身就有自我指示调整的属性，也许在CR的需求和认知循环的结构框架的帮助下，这些工具可能很快就会出现。
最后，认知循环本身不能含内部循环，每次循环的迭代花费的时间必须预先定义，就像一个3G的空中接口传送一帧要花10ms。随着CR的计算平台执行计算过
程，循环里所要做的计算量也不断增加。但是，任何条件下，外部或内部循环都不应该引进到认知循环中去，以使循环时间不超过一定的范围。
二、认知无线电经典架构模型
目前已有的架构可分为集中式、分布式和集中加分布式的架构三种。
1.集中式架构
频谱池架构
介绍一种基于OFDM技术的集中式的频谱池架构，该架构仅初步提出采用频谱池方法进行频谱检测，在架构设计其他方面并没有深入探讨。这一架构包含非授权系统基站和移动非授权用户，非授权用户探测帧探测授权用户，将探测信息收集发送到基站，并通过基站周期性地进行广播。移动终端在授权用户出现的子载波以最大功率调制一个复合信号，通过这一操作，基站在授权用户出现的子载波接收到一个放大信号。如下图所示，不同的频谱拥有者将其空闲可用频谱收集到一个公共的频谱池中，用来将频谱进行出租。实现频谱池的一个重要工作就是周期性地探测授权系统的空闲子带，并通过二进制分配矢量传递该信息。
WLAN系统作为非授权系统，非授权系统中相关移动终端完成探测循环后，探测结果被收集到接入节点AP，如下图所示。接入节点将接收到的二进制独立信息进行处理，采用“或”操作进行合并。一个公共的频谱池分配矢量通过接入节点广播给每一个移动终端。
其缺点及存在问题如下：
随机地选择非授权用户进行频谱探测，不能保证探测移动终端的最优空间分布；这些探测结果以数据帧方式传输会产生时延，影响探测结果的正确接收；如果探测结果通过MAC层发送数据包的方式从每一个移动终端收集到接入节点，而且移动终端的数量很大的话，将会产生非常的信令开销；由于许多移动终端会探测同样的授权用户接入群，因此测量数据的冗余性是另一个重要的问题。
为解决上述问题，文献
DIMSUMnet架构
DIMSUMnet(dynamic intelligent management of spectrum for ubiquitous mobile network)是泛指在接入网络中频谱的动态、智能管理的缩写。此网络在合作接入带(coordinated access band,CAB)中运行统计联合多路接入(statistical multiple access,SMA)技术，采用集中式、区域网络的broker机制，在降低复杂度和灵活性要
求的前提下，提高频谱利用率。
2.分布式架构
Nautilus项目中对于体系结构的设计不依赖于集中式的控制实体，主要强调分布式可协调的频谱共享方式，项目设计了一种分布式的、可升级的、联合协作的Ad Hoc体系架构，在此基础上，提出了以下三种频谱接入机制：
(1)基于合作的频谱接入。
(2)区域内基于讨价还价的分布式接入。
(3)自主协商结合先验规则机制接入。
3.集中加分布式架构
DARPA XG
该研究计划的目标是全面解决动态频谱访问问题，以实现动态频谱接入和共享，涉及频段包括授权频段和非授权频段。DARPA XG计划网络架构如下图所示。
三、认知无线电网络关键问题
随着认知无线电(CR)技术的发展，组建认知无线电网络(Cognitive Radio Network，CRN)已势在必行。CRN与其他通信网络最大的不同是传输的媒介——无线频谱不是自有的，而是利用“频谱机会”进行接入。下面简要介绍各关键技术。
1. 频谱感知
频谱感知的两大基本功能为：一是感知频谱空穴，充分利用所有频谱机会；二是检测授权用户出现，避免对授权用户造成干扰。
由于CRN的特殊应用环境，频谱感知也有其自身的特点：它不同于信号解调，频谱检测不需要恢复原来的信号波形，只需判断授权用户信号的有无；它也不同于雷达检测，不能依据反射回波获得信号的信息，而只能被动地检测信号。因此，在CRN环境中，频谱感知的本质是CR用户对接收信号进行检测来判断某信道是否存在授权用户，其面临的最大困难就是实现微弱授权用户信号的准确快速检测。准确与快速分别体现了检测质量和检测速度两个目标，目前的研究也主要围绕这两个目标展开。
2. 物理层传输技术
如何生成对授权信号无干扰的CR信号，是CRN物理传输技术关注的首要问题。目前针对这个问题主流的解决方案包括认知OFDM和TDCS，此外，认知UWB也是一种重要的CR物理传输技术。
与传统的通信网络相比，CRN物理传输的主要挑战在于如何避免对授权系统造成干扰，同时保证本系统的吞吐量性能要求。适用于CRN的信道编码、多天线技术及链路自适应技术也是重点研究的领域。
3. 无线资源管理
目前关于无线资源管理方面的研究包括：频谱分析、频谱决策、接入控制、频谱分配、功率控制、移动性管理、资源调度。
4. 路由技术
CRN中动态频谱的选择通常需要上层协议，如路由协议等进行相应调整。频谱开放使得研究新的路由技术很有必要。
因此，在CRN中，尤其是在多跳通信中，如何迅速准确地选择从源端到目的端的路由是一个很重要的研究课题。传统的多跳无线网络的路由技术并不适用于可用频谱集动态变化的CRN，高效的动态路由协议和算法称为CRN设计的关键。5. 传输层协议
频谱的动态变化、频谱切换以及频繁的路由重建等特点给CRN的传输层协议提出新的挑战。在CRN中，传输层协议设计的主要思想是基于网络层或底层的反馈信息来获得网络的状态，根据网络的状态调整传输层协议，使传输层协议能动态地自适应网络的变化。目前，CRN传输层协议的设计仍然是一个开放的研究领域，还有待深入研究。
6. 跨层设计及优化
在CRN中，其认知能力表现在能实时地与它所处的环境进行交互，从而决定合适的通信参数来自适应动态的无线环境。实现对无线环境的自适应需要同时考虑用户QoS需求、频谱可用性、传播特性等特性参数，而这些参数涉及协议栈的各个层，因此在CRN中尤其有必要进行跨层设计。
如何根据跨层设计中确定的性能优化目标，需要联合优化的跨层参数、系统的约束条件等，建立准确的优化模型，并根据该模型来调整网络相关协议层的参数，从而优化系统性能。这是跨层优化考虑的问题，也是目前的研究热点之一。
7. 网络安全
CRN还处在发展的初期，要真正广泛地应用起来，安全应在网络设计中引起足够的重视。同传统无线网络一样，CRN也面临着窃听、干扰等常见的安全威胁。同时，由于CRN的频谱使用不受到政策保护，一些固有的可靠性问题也给CRN带来了新的安全隐患。相应的一些解决方案还有待深入研究。
CRN是一种动态的网络，这种动态性主要来源于两个方面：一是网络可用频谱的动态变化，二是网络拓扑的动态变化。针对这样一种动态的网络，静态的安全防御措施已经不能提供完全的保护，而CRN的入侵检测系统，作为一种动态的、主动的安全策略，将为建立安全的CRN提供有力的保障。
作为一种刚开始发展的新型网络，构建安全的CRN是下一代研究的重点课题。
认知无线电的发展历程与现状 认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互 信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing )和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配(DSA dynamic spectrum allocation )和频谱共享(Spectrum Shari ng )。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Sha nnon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz 左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1. 认知无线电的发展历程
《软件无线电原理与应用》思考题 第1章 概述 1． 软件无线电的关键思想 答：A/D 、D/A 尽量靠近天线 a) 用软件来完成尽可能多的功能 2． 软件无线电与软件控制的数字无线电的区别 答：软件无线电摆脱了硬件的束缚，在结构通用和稳定的情况下具有多功能，便于改进升级、互联和兼容。而软件控制的数字无线电对硬件是一种依赖关系。 3． 软件无线电的基本结构 答：书上第5页 第2章 软件无线电理论基础 1． 采样频率(fs)、信号中心频率(fo)、处理带宽(B)及信号的最低频率(f L )、最高频率(f H )之间的关系，最 低采样频率满足的条件 答：带通采样解决信号为（f L ~f H ）上带限信号时，当f H 远远大于信号带宽B 时，若按奈奎斯特采样定理，其采样频率会很高，而采用带通信号则可以解决这一问题，其采样频率12n 4f 12n )f f (2f 0H L s +=++= ，n 取能满足2B f S ≥的最大正整数，B 2 12n f 0+=。 2． 频谱反折在什么情况下发生，盲采样频率的表达式 答：带通采样的结果是把位于（nB ，(n+1)B ）不同频带上的信号都用位于（0,B ）上相同的基带信号频谱来表示，在n 为奇数时，其频率对应关系是相对中心频率反折的，即奇数带上的高频分量对应基带上的低频分量，且低频高频对应高频分量。 盲区采样频率的表达式为： S Sm f 12n 22m f ++= m 取0，1，2，3……的盲区，当取n=m+1时，S Sm f )3 2m 11(f +-= 3． 画出抽取与内插的完整框图，所用滤波器带宽的选取，说明信号处理中为什么要采用抽取与内插， 抽取与内插有什么好处 答：抽取内插的框图见24页。其中抽取滤波器带宽D /π，内插滤波器带宽I /π。 图像
智能制造背景下的感知系统 目录 摘要 (2) 智能感知技术 (2) 感知技术的必要性和紧迫性 (2) 基于人体分析 (3) 基于行为分析 (3) 基于车辆分析 (4) 基于图像分析 (4) 智能感知技术在不同领域的应用 (5) 我国发展感知信息技术具备有利条件 (6) 我国在发展感知技术方面的不足与改进方法 (7) 世界各国对于智能制造的发展动向 (7) 结束语 (9) 参考文献 (10)
摘要：当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术加速创新、融合和普及应用，一个万物互联智能化时代正在到来。感知信息技术以传感器为核心，结合射频、功率、微处理器、微能源等技术，是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。尤其是，感知信息技术不同于传统的计算和通信技术，无需遵循投资巨大、风险极高、已接近物理极限的传统半导体的“摩尔定律”，而是在成熟半导体工艺上的多元微技术融合创新，即“More than Moore”/“超越摩尔”。 关键词：智能感知技术互联网 智能感知技术 首先，我们要知道的是什么是智能感知技术。所谓的智能感知技术就是重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的“以人为中心”的智能信息处理和控制技术，中文信息处理；研究生物特征识别、智能交通等相关领域的系统技术。
当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术加速创新、融合和普及应用，一个万物互联智能化时代正在到来。感知信息技术以传感器为核心，结合射频、功率、微处理器、微能源等技术，是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。尤其是，感知信息技术不同于传统的计算和通信技术，无需遵循投资巨大、风险极高、已接近物理极限的传统半导体的“摩尔定律”，而是在成熟半导体工艺上的多元微技术融合创新，即“More than Moore”/“超越摩尔”。 PC时期Wintel联盟垄断了整整20年，移动互联网时期ARM+安卓又形成了新一轮垄断。在如今的感知时代，“超越摩尔”是我国一个打破垄断束缚的难得历史机遇，如果加大在此领域的扶持力度，充分发挥已有的半导体产业基础和市场优势，有很大可能在未来智能时代实现赶超发展，抢占产业竞争制高点。 感知技术的必要性和紧迫性 其次，我们要重视感知技术的必要性和紧迫性。信息技术从计算时代、通讯时代发展到今天的感知时代经历了三个浪潮：PC的普及产生了互联网，智能手机的普及形成了移动互联网，今天传感器的普及将促成物联网。Gartner2014技术趋势报告显示，未来5—10年，物联网技术将达到实质生产高峰期，截至2020年，将有260亿台设备被装入物联网，这将引领信息技术迈向智能时代——计算、通讯、感知等信息技术的深度融合万物互联的时代。一个感知无所不在、联接无所不在、数据无所不在、计算无所不在的万联网生态系统，将全面覆盖可穿戴、机器人、工业4.0、智能家居、智能医疗、智慧城市、智慧农业、智慧交通等。如果把整个智能社会比作人体，感知信息技术则扮演着五官和神经的角色。 感知信息技术是未来智能时代的重要基础。智能时代，物联网、传感器会遍布在生活、生产的各个角落。据《经济学人》预测，到2025年城市地区每4平方米就会有一个智能设备。智能城市、智能医院、智能高速公路等将依靠传感器实现万物互连并自动做出决策；智能制造通过在传统工厂管理环节和生产制造设备之间部署以传感器为代表的一系列感知信息技术以实现自动化、信息化和智能化。一直以来，美国、德国、日本等国都非常重视感知信息技术的发展。美国早在1991年就将传感器与信号处理、传感器材料和制作工艺上升为国家关键技术予以扶持，近年来更是每年投入数十亿美元用于传感器基础项目研究。 感知信息技术领域将催生万亿级的市场。感知信息技术领域涉及材料、传感器设备、控制系统以及其上承载的数据增值开发和信息服务。智能手机和可穿戴设备的广泛普及应用，使传感器设备需求增势迅猛，而无所不在的传感器也将引发未来大规模数据爆炸，到2020年，来自传感器的数据将占全部数据的一半以上。大数据的充分利用和挖掘，还将不断催生新应用和新服务。预计到2020年相关的物联网产品与服务供应商将实现超过3000亿美元的增值营收，并且主要集中在服务领域。 发展安全可控的感知信息技术有利于保障国家经济社会安全。我国是网络大国，却不是网络强国，无论是芯片、操作系统，还是应用系统，受制于人的局面依然严峻。未来，在万
无线控制授时技术(RCT) ＣＴ发射机及接收机技术原理、ＲＣＴ编码技术以及ＲＣＴ技术目前在各国的应用情况。给 关键词：无线控制授时 BPC WWCB MSF DFC JJY RCT １Ｃ 情况正确的时间在人们日常生活中是不可或缺的。随着微处理器在家用电器、工业产品中的日益普及，许多产品中嵌入了时间处理、显示模块。目前多数产品中的时钟源由晶体振荡产生比较精确的时间。但是在许多场合，由于晶体振荡需要电源供给，在掉电或更换电池时，原有时间会丢失，系统时间被复位，此时必须依照广播、电视或电话公司提供的标准时间手工重新校对；另外在跨时区旅行时，也需要重新校对时间。这给人们带来许多不便。目前随着ＲＣＴ技术的应用，使得需要标准时间的系统通过内嵌微型ＲＣＴ接收装置自动设置标准时间，时间精度一般为秒级且与国家标准时间同步、无需手工调整。从而实现了计时装置计量时间和显示时间的精确性（与授时中心的标准时间同步）、统一性（所有接收该时间信号的计时装置都显示同一时间）。在ＲＣＴ技术广泛应用之前，也有使用ＧＰＳ（全球定位系统）接收标准时间的装置，但由于其电路复杂、成本高昂而没有得到普及。在北美及欧洲，由于ＲＣＴ技术的普及，使得市场对具有自动接收时间功能的钟表及其它计时装置产生了很高的需求。不同的国家使用了不同的时间编码格式和发射频率。表１给出了目前已发射长波授时信号的几个主要国家的时间编码标准及其使用频率。表1 各国RCT技术使用的时间编码及发射频率国家名时间编码标准发射基站地点使用的频率发射功率接收半径中国BPC陕西西安68.6kHz100kW2000km美国WWVBFort Collins60kHz50kW2000km英国MSFRugby60kHz251200km 德国DFCFrankfurt77.5kHz50kW1500km日本JJY40JJY60本州福岛九州富网40kHz60kHz50kW50kW1000km1000km①中国的长波授时编码标准为ＢＰＣ。目前该长波授时的时间编码还未正式公开，其专利由西安高华实业有限公司持有。同时该公司也是中国第一台长波授时电波钟的开发者。②美国的长波授时编码标准为ＷＷＶＢ，发射基站位于Ｃｏｌｏｒａｄｏ州的ＦｏｒｔＣｏｌｌｉｎｓ。由于美国只建有一个长波授时的发射站，因而在距离发射站较远的地区信号较弱，对接收芯片的灵敏度要求比较高。③英国的长波授时编码标准为ＭＳＦ，发射基站位于Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ的Ｒｕｇｂｙ。由于英国本土面积较小，一个长波授时发射站就可以覆盖英伦三岛，时间编码信号较强，对接收芯片的灵敏度要求不高。④德国的长波授时编码标准为ＤＣＦ，与ＭＳＦ类似。２０世纪５０年代末，德国就在Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ建立了长波授时中心。德国国土面积较小，且ＤＦＣ的长波授时信号发射站功率很强，是ＲＣＴ技术中对接收芯片的灵敏度要求最低的，因而比较容易开发。⑤日本的长波授时编码标准为ＪＪＹ。由于日本地形狭长，在本洲福岛的４０ｋＨｚ（ＪＪＹ４０）发射机不能覆盖日本全国。日本通信综合研究所于２００１年１０月在九州富冈新建了６０ｋＨｚ的授时发射站（ＪＪＹ６０）。[!--empirenews.page--]图2 MSF授时信号编码格式２ＲＣＴ的技术原理无线控制授时系统由时间编码信号的长波授时发射台及其接收装置共同组成。最初的无线授时系统（包括短波授时和长波授时）只应用于军事目的,现已转为民用。２．１无线控制授时系统的授时信号发送原理ＲＣＴ系统授时信号发送装置的系统构成如图１所示。首先，通过在标准授时中心内的铯（或铷）原子钟产生标准时间。例如，铯原 进行分频产生实时的标准时间信息，如年、月、日、时、分、秒、毫秒、微秒等。然后将标准时间信号传送给时间编码发生器编码，编码后的时间信号通过调制器调制到长波载波信号（４０ｋＨｚ～８０ｋＨｚ）上，经过功率放大器将信号沿传输线传送到天线塔发射出去。由于授时信号属于长波信号，以地波形式沿地球表面传播。２．２ＲＣＴ技术系统授时信号的接收原理ＲＣＴ接收机通过内置微型无线接收系统接收长波时间编码信号，由专用芯片
《软件无线电》作业 总结
第一章 1、影响天线效率的因素有哪些（答出至少三条）？ 答：工作频率，天线长度，天线形状，天线架设的高度等 2、语音频率范围是300~3400Hz，当取f=3000Hz时，天线长度为多少时， 天线效率最高？ 3、如何解决最简结构中天线效率低和无法多路传输的问题？ 答：在其他参数相同的条件下，输入激励电流的频率越高，基本振子天线的电磁波越强，即天线的效率越高。 实际的天线电系统都采用了调制/解调技术，即在发射端用一个可选择的高频率的正弦波信号去调制需要传输的频率较低的调制信号，这个高频正弦波信号成为载波；在接收端采用解调技术再将调制的信号从载波上解出来，从而完成了信号的无线传输过程。这也是解决不能多路传输的方法。 4、请画出无线电系统的实用结构。
5、常见的收/发双工技术 答：时分双工、频分双工和环形器双工 6、画出无线数字通信系统框图 发射端： 接收端： 7、画出无线电系统的实用结构图，并指出基带信号、中频信号和射频信号 的位置 答：同第4题 8、简述外差技术和超外差技术的概念，并画出超外差技术的框图： 答：外差技术：中频频率fIF固定不变，通过混频器本振频率fL和选频滤波器中心频率f0 = fRF同步改变来实现；超外差技术：当取中频频率fIF低于射频频率fRF且高于信号带宽B时
9、软件无线电的特点 答：功能的灵活性，结构的开放性，成本的集中性。多功能、多频带、多模式。具有可重编程、可重配置能力。 10、画出理想的软件无线电体系结构，并简述结构核心和构造思想 结构核心：使模拟信号转换为数字信号的部分尽可能接近天线 构造思想：不可能采用数字器件实现的部分放在模拟子系统中其他部分放在数字子系统中，例如载以获得最大程度的软件可编程性。 11、软件无线电的研究热点和难点 答：宽带/多频段天线、智能天线；灵活的射频前端设计；高速数模和模数变换器；高速信号处理器；软件无线电的信号处理算法；软件下载和软件重配置技术。
认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知（Spectrum Sensing）和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配（DSA：dynamic spectrum allocation）和频谱共享（Spectrum Sharing）。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。 关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Shannon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1.认知无线电的发展历程 认知无线电的概念是由Joseph Mitola博士在1999年提出的，他认为认知无线电可以使SDR从预置程序的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理，并在论文中描述了认知无线电如何通过无线电知识表示语言（RKRL）来提高个人无线业务的灵活性。2004年Rieser支出认知无线电不一定必须有SDR的支撑，他提出基于遗传算法的生物启发认知模型更适用于可快速部署的灾难通信系统。该认知模型可对无线电系统的物理层和MAC层烦人演进建模，主要由三部分组成，包括用于监听无线环境，进行信道建模的无线信道遗传算法（WCGA）、演进并自适应无线环境的无线通信遗传算法（WSGA）和根据无线电信道模型和无线电参数，监视并改变系统的状态，以决定如何适应无线电的认知监视系统（CSM）。 2003年5月，FCC召开了无线电研讨会，讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。并且对从频谱管理的角度出发对认知无线网进行了官方定义，认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射参数的无线电设备。针对频谱利用率低的现状，FCC提出采用认知无线电技术实现“开放
***********通信原理书籍目录************* 《The ARRL Antenna Book(19th)》30页 《电磁场基本教程》319页 《电磁场与波》391页 《电信工程设计手册_短波通信．12》702页 《电子书籍》?121兆大小 《短波通信电路设计》328页 《高速通讯线路与系》14.8兆大小 《国外军用飞机通信设备手册》462页 《晶体管接收机电路的原理与设计》637页 《宽带匹配网络的理论与设计（增订本）》13.8兆《无线电波传播》1059页 《无线通信常用数据手册（修订本）[1].part1》680页《现代电信交换》396页 《dds9851频率合成器》 《大功率宽带射频脉冲功率放大器设计》 《电子设备中的隔离技术》 《分体中波超远程接受装置》 《全固态中波发射机的维护》 《衰减器原理》 《有源窄带晶体滤波器》 《1915的QST杂志》28页 《OFDM移动通信技术原理与应用》283页 《trk90电台外接单片机调节频率》 《WS430型无线收信机的维修》195页 《半导体无线电广播接收机理论与计算基础》395页《变容二极管的应用》333页 《参量放大器》65页 《超短波的传播》56页 《超短波调频广播》115页 《超短波无线通信》481页 《超高频电视调谐器设计与原理》318页 《超高频技术》355页 《超高频接收机》589页 《初级无线电技术》251页 《地球站微波收发信机》361页 《电报史话》84页 《电波的世界》225页? 《电话电报移动通信实用手册》291页 《电视和调频发射机》466页 《电信工程设计手册--短波通信》717页 《电子爱好者的金桥-业余无线电通信》187页 《电子调谐器原理与设计》723页 《电子工程师便携手册》451页
智能制造背景下的感知系统 一、智能制造的内涵 （一）概念 关于智能制造的研究大致经历了三个阶段：起始于20世纪80年代人工智能在制造领域中的应用，智能制造概念正式提出，发展于20世纪90年代智能制造技术、智能制造系统的提出，成熟于21世纪以来新一代信息技术条件下的“智能制造（Smart Manufacturing）”。 世纪80年代：概念的提出。1998年，美国赖特（Paul Kenneth Wright ）、伯恩（David Alan Bourne）正式出版了智能制造研究领域的首本专著《制造智能》（Smart Manufacturing），就智能制造的内涵与前景进行了系统描述，将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制来对制造技工们的技能与专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人工干预的情况下进行小批量生产”。在此基础上，英国技术大学Williams教授对上述定义作了更为广泛的补充，认为“集成范围还应包括贯穿制造组织内部的智能决策支持系统”。麦格劳- 希尔科技词典将智能制造界定为，采用自适应环境和工艺要求的生产技术，最大限度的减少监督和操作,制造物品的活动。 ——20世纪90年代：概念的发展。20世纪90年代，在智能制造概念提出不久后，智能制造的研究获得欧、美、日等工业化发达国家的普遍重视，围绕智能制造技术（IMT）与智能制造系统（IMS）开展国际合作研究。1991年，日、美、欧共同发起实施的“智能制造国际合作研究计划”中提出：“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动，并将这种智能活动与智能机器有机融合,
将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。 ——21世纪以来：概念的深化。21世纪以来，随着物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展及应用，智能制造被赋予了新的内涵，即新一代信息技术条件下的智能制造（Smart Manufacturing）。2010年9月，美国在华盛顿举办的“21世纪智能制造的研讨会”指出，智能制造是对先进智能系统的强化应用，使得新产品的迅速制造，产品需求的动态响应以及对工业生产和供应链网络的实时优化成为可能。德国正式推出工业4.0战略，虽没明确提出智能制造概念，但包含了智能制造的内涵，即将企业的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统（CPS）。在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。 综上所述，智能制造是将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与先进自动化技术、传感技术、控制技术、数字制造技术结合，实现工厂和企业内部、企业之间和产品全生命周期的实时管理和优化的新型制造系统。 （二）特征 智能制造的特征在于实时感知、优化决策、动态执行等三个方面：一是数据的实时感知。智能制造需要大量的数据支持，通过利用高效、标准的方法实时进行信息采集、自动识别，并将信息传输到分析决策系统；二是优化决策。通过面向产品全生命周期的海量异构信息的挖掘提炼、计算分析、推理预测，形成优化制造过程的决策指令。
现代通信系统 论文 题目：认知无线电技术 姓名：朱雪峰 学院：潇湘学院 专业：通信工程 班级： 001 学号： 1254040121 指导教师：钟斌 2015年11月1日
目录 一、引言 (2) 二、认知无线电的基本概念 (2) 三、认知无线电的功能与实现 (4) 1.认知无线电的主要功能 (4) 2.认知无线电的实现关键 (5) 四、认知无线电的标准化 (7) 五、认知无线电的管制与应用情况 (8) 六、未来发展与展望 (9)
认知无线电技术的研究及发展 【摘要】认知无线电技术作为软件无线电技术的一个特殊扩展，受到日益广泛的关注。由于该技术能够自动检测无线电环境，调整传输参数，从空间、时间、频率、调制方式等多维度共享无线频谱，可以大幅度提高频谱利用效率。本文首先从认知无线电技术的定义入手，分别讨论了认知无线电的基本概念、功能与实现、标准化的进程。然后介绍了当前应用状况，最后分析了未来的发展及面临的挑战。 一、引言 随着无线通信技术的发展，人们可以获得的带宽不断地增加，移动通信的数据速率从10 kbit/s增长到2 Mbit/s，在不久的将来还可能提高到上百兆比特每秒。但即使如此，也无法满足人们日益增长的无线接入需求。为了缓解这一矛盾，一方面，人们不断开发新的无线接入技术，利用新的频段来提供各种业务；另一方面，不断改进各种编码调制方式，提高频谱效率。但由于移动终端天线尺寸和功率的限制，可以用于无线接入的频段很有限。在提高频谱效率方面，目前较为先进的CDMA空中接口技术，如HSDPA可以达到1 bit/（s·Hz）的频谱效率，将来OFDM和MIMO技术的应用也只能达到3-4 bit/（s·Hz）的频谱效率。3-4倍的频谱效率的提高对于人们成百上千倍的带宽需求增长是微不足道的。认知无线电技术的出现，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。 二、认知无线电的基本概念 认知无线电（cognitive radio，CR）的概念是由Joseph Mitola博士提出的，他在1999年发表的一篇学术论文[1]中描述了认知无线电如何通过一种“无线电知识表示语言（RKRL）”的新语言提高个人无线业务的灵活性。随后在2000年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中详细探讨了这一理论[2]。 认知无线电也被称为智能无线电。从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最适合的无线资源（包括频率、调制方式、发射功率等）完成无线传输。认知无线电能够帮助用户自动选择最好的、最廉价的服务进行无线传输。甚至能够根据现有的或者即将获得的无线资源延迟或主动发起传送。 由定义可以看出。认知无线电的一个最大优势就是无线用户可以通过该技术实现“频谱共享”。目前大多数频谱已经被划分给不同的许可持有者（又称为首要用户），包括移动通信、应急通信、广播电视等。但是随着用户需求的增长，简单地通过开发新的无线接入技术和使用新的频点已经无法充分满足市场需求。 近年来，很多学者通过监测分析当前无线频谱使用状况发现，虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户，但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限。常常是大部分频点未被使用，而某些热点频率又处于超负荷运行。美国联邦通信管理委员会（FCC）充分注意到了这一点，于2002年11月出版了频谱政策任务组撰写的一份报告[3]，该报告指出，当前分配的绝大多数频谱的利用率为15%-85%。因此FCC认为当前存在的最主要问题并不是没有频谱可用，而是现有的频谱分配方式导致资源没有被充分利用。只有彻底改变当前固定频谱分配政策，部分甚至全部采用动态频谱分配政策，使多种技术可以实现“频谱共享”，才能
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产品简介 产品概述 最近更新时间：2018-12-18 17:16:40 什么是腾讯态势感知（私有云）？ 腾讯态势感知（私有云）（下文也叫御见）是腾讯面向政府、军队、金融、制造业、医疗、教育等大型企事业单位，推出的安全大数据分析及可视化平台。御见以安全检测为核心、以事件关联分析和腾讯威胁情报为重点、以 3D 可视化为特色、以可靠服务为保障，可针对企业面临的外部攻击和内部潜在风险，进行深度检测，为企业提供及时的安全告警。通过对海量数据进行多维度分析和及时预警，能及时智能处理安全威胁，实现企业全网安全态势可知、可见、可控的闭环。 主要功能 态势总览 通过态势总览，直观展示企业在全网范围内的资产安全状况、最新待处理威胁、风险事件、安全事件趋势等，运用安全评分、趋势图、柱状图、分布图等直观图形，实现可视化展示，结合平台所收集、加工、分析后的多维数据，直观查看结果，方便安全运维人员及时发现和处理威胁，从而帮助客户有效洞察企业所面临的外部威胁和内部脆弱性风险，极大地提高了安全运维团队的监测、管理、处置安全事件的效率。 资产感知 提供资产可视功能，帮助用户从资产的角度了解安全态势。盘点现有资产，对资产进行编辑管理。通过流量发现、第三设备导入、用户主动添加等手段，摸清企业内网资产，建立完整、丰富的资产库，为实现威胁、风险事件与企业内网资产紧密关联打下基础，方便运维人员对企业内网资产进行管理。 威胁发现 对接第三方设备日志、流量日志、威胁情报等数据，御见大数据分析平台对数据进行清洗、过滤、归一后，进行安全规则检测，实时发现最新威胁事件，并进行威胁态势感知与威胁事件告警，方便运维人员查询具体的威胁事件，从中获得威胁事件更详细信息，帮助调查分析、溯源事件、联动处置问题。 风险预警 实时收集互联网最新安全漏洞情报，向客户传递最新漏洞情报。通过持续监控外部威胁和内部风险，全面分析事件详情，为客户提供专业的处置方案，协助客户快速定位问题、精准定位溯源、及时正确处置威胁，做到及时查漏补缺、防患未然。
认知无线电技术 相信童鞋们都对大名鼎鼎的认知无线电技术有所耳闻，那到底是个什么东东呢？下面射频君就来给大家普及一下认知无线电的基本知识。随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据伟大的香农同志所提出的信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。问题出现了，解决发法捏？因此，伟大的科学家筒子们提出了采用认知无线电(CR，全称Cognitive Radio)技术，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。认知无线电是一种智能频谱共享技术，通过智能学习以及对频谱环境的感知对传输参数进行实时的调整，能够对频谱的利用率进行显著的提升。 “无线电之父”Mitola的概念模型包括硬件和软件。其软件部分由基础软件和智能软件构成。硬件部分重点使用软件无线电的基本体系结构，由安全模块、调制解调器、天线、射频、基带信号处理和用户接口部分构成。调制解调器可以解决收发信号的调制解调以及均衡信号的问题；天线是为了接收并发射无线电信号；射频前端由无线电信号的放大以及其必要变换构成；基带处理模块能够解决网络中的各种协议与控制问题，兼容不同的网络；用户接口部分可以根据RKRL语言满足不同的接口服务，同时使用关于用户需要的支持自动推理的方
法，实现个人通信服务。 1. 频率侦听 认知无线电技术在应用中，能够对频谱进行连续的侦听，以此对没有占用的频谱进行及时的发现，在不对主用户造成干扰的情况下对用户的再次出现进行快速的检测，以此便于为用户腾出相应的带宽。要想对该功能进行实现，就需要对一种新的功能-频谱侦听技术进行运用，能够获得非常高的检测率。而受到检测能力的限制以及阴影衰落以及多径情况的影响，为了能够更为准确的对用户不同的接收功率进行检测，该技术在带宽频率捷变以及前端灵敏度方面具有更高的要求。在早期，其对周期平稳过程以及导频信号技术进行应用，并不能够对频谱检测的可靠性进行满足。而就目前来说，则可以通过DF、AF以及CF协议的应用对其频谱侦听能力进行提升。 2. 动态频谱分析 在现今的频谱研究中，欧洲地区的很多项目已经对不同网络的动态频谱分配算法进行了研究，而对于认知无线电网络来说，用户在可用信道、位置以及数量方面的需求具有着变化的特征，并因此使这部分技术存在着不完全适用的情况。考虑到目前动态频谱分配在标准、政策以及接入协议等方面的限制，基于频谱统筹策略是现今应用较多的频谱共享技术，在该技术中，其思想即首先将不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池，之后再将其划分为不同的信道。没有得到授权的用户，则可以对这部分空闲的信道进行临时的占用。对于该策略来说，对信道应用的公平性以及利用率进行了充分的考虑，可以说是一个受
摘要：认知无线电是指具有自主寻找和使用空闲频谱资源能力的智能无线电技术。认知无线电技术的提出，为解决不断增长的无线通信应用需求与日益紧张的无线频谱资源之间的矛盾提供了一种有效的解决途径。当前，认知无线电技术从理论到实践都面临很多困难。文章简述了认知无线电的基本原理，对认知无线电涉及的射频、频谱感知和数据传输等物理层核心关键技术进行了总结分析，并结合当前的发展状况对该技术未来的发展趋势进行了预测。 关键词：认知无线电；频谱感知；数据传输；网络体系与协议 Abstract: Cognitive Radio (CR) is an intelligent radio technology which has the capability to search and utilize underutilized spectrum resources. CR has been recognized as an effective solution to the dilemma introduced by the rapid growth of wireless communications and the scarcity of spectrum resources. However, from theory to practical applications, there are many challenges faced by CR currently. In this paper, the key physical layer techniques of CR, such as radio frequency front-end, spectrum sensing and data transmission, are discussed. According to the status of the research, the development tendency of this technology is also predicted. Key words: cognitive radio; spectrum sensing; data transmission; network architecture and protocol 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。因此，人们提出采用认知无线电(CR)技术，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 这一思想在2003年美国联邦通信委员会(FCC)的《关于修改频谱分配规则的征求意见通知》中得到了充分体现，该通知明确提出采用CR技术作为提高频谱利用率的技术手段。此后，CR技术受到了产业界和学术界的广泛关注，成为了无线通信研究和市场发展的新热点。然而，CR技术从理论到大规模实际应用，还面临很多挑战。这些挑战包括了技术、政策和市场等诸多方面。本文从技术的角度，总结分析CR的基本原理、关键技术，并对将来技术发展趋势进行预测。 1 认知无线电基本原理 1.1 认知无线电的概念与特征 自1999年“软件无线电之父”Joseph Mitola Ⅲ博士首次提出了CR的概念并系统地阐述了CR的基本原理以来，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义[1-3]，其中比较有代表性的包括FCC和著名学者Simon Haykin教授的定义。FCC认为：“CR是能够基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”[4]。Simon Haykin则从信号处理的角度出发，认为：“CR是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信；对频谱资源的有效利用。”
第1期2008年2月 中国电子科学研究院学报 J o u r n a l o f C A E I T V o l .3N o .1 F e b .2008 收稿日期:2007-10-14 修订日期:2007-11-15 综 述 从软件无线电到认知无线电,走向终极无线电 ———无线通信发展展望 杨小牛 (中国电子科技集团公司第36研究所,浙江嘉兴 314033) 摘 要:介绍软件无线电三种基本结构及认知无线电基本概念的基础上,提出了基于电子侦察原理的一种新的认知无线电实现架构及其对应的认知循环过程。同时,针对认知无线电存在的问题,提 出了基于盲源分离的认知无线电———终极无线电(u l t i m a t e r a d i o )的新概念,并对其实现的可行性进行了初步的分析讨论。 关键词:软件无线电;认知无线电;终极无线电中图分类号:T N 91 文献标识码:A 文章编号:1673-5692(2008)01-001-07 S o f t w a r e R a d i o ,C o g n i t i v e R a d i o a n d U l t i m a t e R a d i o —AP r o s p e c t o f Wi r e l e s s C o m m u n i c a t i o n Y A N GX i a o -n i u (T h e 36t hR e s e a r c hI n s t i t u t e o f C E T C ,Z h e j i a n g J i a x i n g 314033,C h i n a ) A b s t r a c t :T h r o u g h a r e v i e wa n d o u t l o o k o f t h r e e b a s i c s t r u c t u r e s o f s o f t w a r e r a d i o (S R )p r o p o s e d b y t h e a u t h o r a n d t h e f u n d a m e n t a l c o n c e p t o f C o g n i t i v e R a d i o (C R ),t h e p a p e r p r e s e n t s a n e wf r a m e w o r k o f C R a n d i t s c o r r e s p o n d i n g c o g n i t i v e c y c l e b a s e do nt h e p r i n c i p l e o f e l e c t r o n i c r e c o n n a i s s a n c e .F u r t h e r m o r e ,f a c e d w i t h t h e e x i s t i n g p r o b l e m s o f C R ,t h e a u t h o r p u t s f o r w a r dan e w c o n c e p t o f S R -U l t i m a t e R a d i o (U R )b a s e d o n t h e t h e o r y o f b l i n d s o u r c e s e p a r a t i o n (B S S ).T h e f e a s i b i l i t y o f r e a l i z i n g U Ri s a l s o d i s -c u s s e d .K e y w o r d s :s o f t w a r e r a d i o ;c o g n i t i v e r a d i o ;u l t i m a t e r a d i o 0 引 言 信息化社会发展到今天,人类社会已离不开通信,尤其是无线移动通信(如G S M 、C D M A 手机)的普及程度在几年前是不可想像的,各种新的通信手段、通信体制的出现为人们的生活、工作带来了极大的便利。随着各种新标准、新协议的不断发布,无线系统制造商和通信服务提供商不得不做出响应,通过系统升级,以保持其技术的先进性,不断为用户提供高质量的通信服务(1G ※2G ※3G ※4G )。但是,如此反复的重新设计和硬件的不断更新换代,不仅成本高,浪费资源,而且给最终用户也带来诸多不便。所以,无论是服务提供商还是最终用户都越来 越关注能经得起时间考验的无线通信系统,而不是 像现在的系统,随着技术的发展,不断地面临被淘汰、废弃的尴尬境地。软件无线电就是在这样的背 景下诞生的、能经得起时间考验的无线通信系统。简单而言,软件无线电是指采用固定不变的硬件平台,通过软件重构(升级)来实现灵活多变的通信体制和通信功能的无线电系统。软件无线电硬件平台的特点是通用化、标准化、模块化,以及对信号波形的广泛适应性;软件无线电的核心是其驻留在D S P 和/或F P G A 和/或A S I C 内部的功能软件,这些软件是可升级、可重构的,以适应不同的技术标准、接口协议和信号波形。近几年,软件无线电在微电子技术的带动下,取得了前所未有的快速发展。 无线通信中的另一个重要问题是频谱资源的有
https://www.doczj.com/doc/a313037537.html, 认知无线电关键技术及应用的研究现状1 郭彩丽,张天魁,曾志民,冯春燕 北京邮电大学通信网络综合技术研究所（100876） Email:caili_guo7@https://www.doczj.com/doc/a313037537.html, 摘 要：归纳了认知无线电功能的演进，讨论了其相关频谱政策和标准化工作的进展，并重点对频谱侦听和主用户检测、动态频谱分配、功率控制等关键技术及认知无线电在无线区域网WRAN、Ad Hoc网络、UWB系统中应用的研究现状做了分析。在此基础上探讨了认知无线电技术未来发展值得关注的热点问题。 关键词：认知无线电； 频谱侦听；主用户检测；动态频谱分配；功率控制 1引言 目前随着无线通信业务需求的快速增长，可用频谱资源变得越来越稀缺。人们通过采用先进的无线通信理论和技术，如链路自适应技术、多天线技术等努力提高频谱效率的同时，却发现全球授权频段，尤其是信号传播特性比较好的低频段的频谱利用率极低。以美国为例，美国联邦通信委员会(FCC, Federal Communications Commission)的大量研究报告说明频谱的利用情况极不平衡，一些非授权频段占用拥挤，而有些授权频段则经常空闲[1]。来自美国国家无线电网络研究实验床(NRNRT, National Radio Network Research Testbed)项目的一份测量报告表明3GHz以下频段的平均频谱利用率仅有 5.2%[2]。因此近几年来，能够对不可再生的频谱资源实现再利用的频谱共享技术受到了人们的广泛关注。 现有的频谱共享技术，如工业、科学和医用(ISM,Industrial, Scientific, and Medical)频段开放接入、工作于3GHz～10GHz频段的超宽带(UWB, Ultra-Wide Band)系统与传统窄带系统共存等技术通常应用于固定频段的共享，或受限于发送功率的短距离通信。这些技术在提高频谱利用率的同时却增加了干扰，限制了通信系统的容量和灵活性。认知无线电(CR, Cognitive Radio) [3,4,5]作为一种更智能的频谱共享技术，能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时自适应地改变系统工作参数，动态的检测和有效地利用空闲频谱，理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用。这将大大降低频谱和带宽的限制对无线技术发展的束缚。因此这一技术被预言为未来最热门的无线技术。 2CR功能的演进 CR的概念虽新，但其思想已在无线通信的许多领域得到了应用。典型的例子有：工作于45MHz左右的无绳电话系统采用一种信道自动选择机制避免使用已占用的信道；免授权1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：2003001312）资助 - 1 -