认知无线电技术的研究与应用

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　画，使ｃＲ做出最符合非授权用户要求的判决．以保证频谱的合理分　配。频谱判决就是在频谱分析的基础上根据用户的需求和频谱特性为　用户选择最合适的工作频段，此外还要综合考虑频谱使用的公平性和　代价。　２－３动态频谱分配　目前，基于ＣＲ的动态频谱分配的研究主要基于频谱池及博弈论　策略ｍ。频谱池策略的主要思想是：它将一部分分配绘不同业务的频谱　合成一个公共的频谱池，并将整个频谱池划分出若干个子信道．未授　权用户可以在不对授权用户产生干扰的情况下临时占用空闲信道：博　弈论策略的基本思想是把反映非授权用户交互过程的周期映射为一　个博弈模型，从而有效地分析动态频谱分配问题　３认知无线电在军事领域的应用　军用认知无线电（Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏ．简称ＭＣＲ）是一种能够　感知当前军事无线环境，通过对环境的理解和学习。实时调整其内部　配置．以适应外部战场环境变化的技术　３．１军用认知无线电抗干扰策略　军事通信中的抗干扰，主要是指抗敌方人为干扰　常见的敌方干　扰方式有瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫描式干扰三种．这些干扰有效　的前提是接收方能接收到足够的信号强度　ＭＣＲ通过对工作频谱的　感知，将干扰信号所在的频段划分在门限以上．将没有干扰或低干扰　的频段划在门限以下．这样就可以在门限下选择工作频段．从而避开　干扰。　３．２军用认知无线电频谱管理　ＭＣＲ频谱管理的频谱共享和分配模型．应根据作战区域和作战　任务的不同而分别建模。在大规模、多兵种联合作战时，采取集中式、　基于合作的频谱共享模式．这种模式既保证了高层指挥体系的正常通　信，又使低层通信的资源使用最大化　在小规模作战时采取分布式、非　合作的频谱共享模式．可以充分发挥小规模部队机动性、灵活性的优　势，并解决频谱划分时使用的多、受限多的问题　３．３军用认知无线电电子对抗　ＭＣＲ通过感知战场电磁频谱特性．能提取出干扰信号的特征．快　速、准确地进行敌我识别。同时进行电磁频谱侦察、快速躲避干扰，从　而大大提高电子对抗效率。当敌方采用扫频式干扰时．可采用更换频　率集的对抗策略：当敌方采用跟踪式干扰时．可采用变速跳频的对抗　策略：当敌方采用分布式干扰时．可将不同通信节点对干扰信号的感　知结果进行分析汇总．进而重构出敌方的干扰分布．采取转发、协同通　（上接第４８页）　信等对抗策略　３．４军用认知无线电面临的挑战　（１）软件技术的研究和实现　需要针对各种可能的战场环境研究出相应的软件处理算法．然后　装订到以软件无线电为平台的军用终端上　（２）认知无线电装备和现有装备的融合　为了使ｃＲ技术在战场环境中起到应有的效果．就必须对各型装　备的运行条件和参数进行采集．使ＣＲ装备能覆盖我军现役通信装备　的绝大部分频段、调制方式以及跳频方式等　（３）军用认知无线电终端的研制　作为ＣＲ终端的硬件部分．射频前端电路是制约ＣＲ终端发展的　因素之一。随着通信和半导体技术的发展，高性能、快切换、软件化的　射频终端将会应用于ＭＣＲ　４结论　本文首先介绍了认知无线电的定义和特点．然后详细阐述了认知　无线电的关键技术：频谱感知技术、频谱管理技术、动态频谱分配技　术，最后通过分析认知无线电在军事领域的应用．提出了军用认知无　线电面临的挑战。ｅ　【参考文献】　［１］Ｍｉｔｏｌａ　Ｊ．ａｎｄ　Ｍａｇｕｉｒｅ　Ｇ．Ｑ．，Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ：ｍａｋｉｎｇ　ｐｅｒｓｏｎａｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｐｅｒｓ．Ｃｏｍｍ．，１９９９，６（４）：１３—１８．　［２］Ｈａｙｋｉｎ　ｓ．，Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ：ｂｒａｉｎ—ｅｍｐｏｗｅｒｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓ『Ｊ＿．ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｎＳｅｌｅｃｔｅｄ　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｆｅｂ．２００５．２３（２）：２０１—２２０．　［３］Ｋａｙ　ｓ．Ｍ．，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｅｓｔｌｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｔｈｅｏｒｙ［Ｍ］．Ｐｒｅｎｔｉｃｅ—Ｈａｌｌ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ　６，１９９８，Ｖｏ１．２，ｃｈａｐｔｅｒ　３．　［４］Ｓｈｅｌｌｈａｍｍｅｒ　ｓ．Ｊ．，Ｓｈａｎｋ￣Ｓ．Ｎ，Ｔａｎｄｒａ　Ｒ．ａｎｄ　Ｔｏｍｃｉｋ　Ｊ．，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆＰｏｗｅｒ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ＳｅｎｓｏｒｓＯｆ　ＤＴＶ　Ｓｉｇｎａｌｓ　ｉｎ　ＩＥＥＥ　８０２．２２　ＷＲＡＮＳ　ｒＣ１．Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄＰｏｌｉｃｙ　ｆｏｒ　Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ，ＵＳＡ，Ａｕｇ　２００６：ｌ一９．　［５］Ｇａｎｅｓａｎ　Ｇ．Ｌｉ　Ｙ．Ｇ．Ｃｏｏｐｅｒ￣ｉｖｅ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］　ＩＥＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ＤｙＳＰＡＮ　２００５，Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，ＵＳＡ：１３７—１４３．　［６］ＷｉｌｄＢ，ＲａｍｅｈａｎｄｒａｎＫ．Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　Ｐｒｉｍａｒｙ　ｒｅｅｉｖｅｒｓ　ｆｏｒ　ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ　ｒａｄｉｏ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ：Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ　ＤｙＳＰＡＮ２００５，２００５：１２４—１３０．　［７］Ｚ．Ｊｉ，ａｎｄ　Ｋ．Ｊ．Ｒａｙ　Ｌｉｕ，Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｈａｒｉｎｇ：Ａ　Ｇａｍｅ　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　［Ｍ］．ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｍａｙ，２００７：８８—９４．　［责任编辑：曹明明］　

认知无线电技术

什么是认知无线电技术？

认知无线电技术，又称为认知无线电系统，是一种通过利用电磁波的传播特性，对无线电频率进行智能管理和利用的技术。它通过对周围无线电频谱的监测、识别和分析，实现了无线电频谱的高效利用。与传统的固定频率使用方式不同，认知无线电技术可以动态地调整无线电频率以避免和其他无线电设备的干扰，从而提高了频谱的利用效率。认知无线电技术的应用可以涵盖通信、雷达、导航和遥感等领域。

认知无线电技术的发展历程

认知无线电技术的发展可以追溯到20世纪90年代初期，当时，波束赋形和频率聚焦技术逐渐成熟，很多无线电设备都已经实现了数字化处理。在这样的背景下，研究人员开始寻求一种新的方式来提高频谱利用率，避免信号干扰现象的发生。

2002年，美国电子电气工程师学会（ IEEE）提出了认知无线电技术的概念。2003年，美国国防部开始为研究该技术的应用和发展提供资金支持。此后，越来越多的研究机构和企业开始加入到认知无线电技术的研究和应用之中。近年来，认知无线电技术在国内外的研究和应用得到了广泛关注和推广。

认知无线电技术的特点

1. 智能管理

认知无线电技术可以自主地对无线电频率进行管理和利用，通过智能的处理能力，动态地调整无线电的频率范围、幅度和波形等，适应不同的环境和需求。

2. 高效利用

认知无线电技术可以避免固定频率使用方式下的频谱浪费和干扰问题，提高了频谱的利用效率。通过对周围无线电环境的优化感知和调节，可以实现更多无线电设备的共存，满足满足不同的通信需求。

3. 低成本

与固定频率使用方式相比，认知无线电技术可以减少硬件设备的需要，降低成本和能耗。

4. 安全可靠

认知无线电技术可以减少不必要的信号干扰和频谱浪费，提高了无线电设备的安全性和可靠性，避免了频繁的通信中断和信息传输错误。 认知无线电技术的应用

认知无线电技术已经应用在多个领域中，下面列举几个具体的应用：

1. 通信

认知无线电技术可以大大提高无线电频谱的利用效率，支持更多的数据传输和接受，同时减少了传输中的干扰和浪费，提高了通信的速度和可靠性。当今的4G和5G移动通信系统都采用了认知无线电技术的相关技术。

前沿技术　刖泔玟木　

认知无线电网　

宋会利　陈莉　宋绯　莫永成　解放军军事体育综合　中国电子科技集团公　解放军理工大学通信　总参通信部驻广州地　

【摘要】文章针对现有通信网络的不足，围绕网络认知性及其环境感知、数据挖掘、智能决策以及网络可重配置　等关键技术，对认知网络的基本概念及其应用进行了阐述。　Ｉ关键词】认知网络　智能决策　环境感知　数据挖掘　网络可重构　

１引言　随着信息时代的到来，对无线服务如移动通信、公共安　

全、电视广播等的需求持续升高，使得无线电磁频谱已成为　

现代社会中极其重要的国家资源。无线频谱资源的使用是需　

要国家政府管理协调的，这就造成了无线电通信在频谱使用　

上面临两大难题：　◆匮乏。现有的频谱分配方法是为每种新的服务提供固　

定的频段。由于可用的频谱总量有限，随着服务种类的不断　

增加，可供分配的频谱将最终用尽。尤其是近期基于频谱的　服务和设备急剧增加，频谱匮乏问题的解决更显迫切。　

◆部署困难。目前，运行这些系统需要国家进行大范　

收稿日期：２００８年１月２日　

哑　广　围、逐个频率、逐个系统地协调。随着系统数量的增加、规　

模地扩大和复杂度的提高，部署时间往往会不同程度地受到　

影响。　这两个难题都是由现有的集中式、静态频谱分配策略引　

起的。集中式、静态频谱分配策略不能灵活地在空间和时间　

上实现对已分配频谱的动态复用，因而造成了频谱的明显匮　

乏和利用率低下。此外，集中式、静态频谱分配策略还要求　

在系统部署前预先向服务分配频谱，这更加导致了部署的困　

难。　据研究表明，在任意一个给定时刻，人们所用到的频谱　

只占所有可用频谱的２％到６％。这是因为，许多已分配的频　

谱仅用于特定的地理区域，也有大量已分配的频谱只应用于　

特定的、很短的时段，由于空间上无线电传播的局部化，以　

：责任编辑：阁霞ｚｈｏｕ×Ｉａ２ＯＯ６＠ｇｍａｌｌ＿Ｃｏ　ｒＴＩ

　维普资讯 认知无线电网络关键技术研究　前沿技术　刖泔玟木　

第４卷第６期　２０１１年１２月　清远职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｙｕａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｖ０１．４．Ｎｏ．６　Ｄｅｅ．２０１　１　

认知无线电关键技术及应用的研究　

罗海涛杨铁军　

（河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州４５０００１）　

摘要：随着无线通信技术的发展，频谱资源变得越来越匮乏，如何提高频谱利用率成为了急需要解决的问题，基于　

此提出了用认知无线电（ＣＲ）来解决频谱资源紧张的问题。本文简要介绍了认知无线电的原理和基本特征，重点研究了　

认知无线电的关键技术，总结了ＣＲ的研究进展，讨论了认知无线电在无线局域网、Ｍｅｓｈ网及超宽带中的应用。　

关键词：认知无线电；频谱感知；频谱分配；功率控制　

中图分类号：ＴＮ９２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—４８９６（２０１１）０６—００４１—０４　

１　引言　目前，随着无线通信业务的急剧增长，频谱资　

源变得越来越紧张，频谱的有效利用已经成为制约　

无线通信技术发展的瓶颈。人们通过先进的无线通　

信理论和技术，如链路自适应技术、多天线技术等　

努力提高频谱利用率的同时，却发现全球授权的频　

段利用率比较低，尤其是信号传播特性比较好的低　频段的利用率极低。美国联邦通信委员会（ＦＣＣ）研　

究表明，频谱的利用情况极不平衡，一些非授权的　

频段非常拥挤，而有些授权频段则经常空闲，已分　配的频谱利用率为１５％到８５％［１１ｏ因此，对不可再　

生的频谱资源实现再利用的频谱共享技术已成为目　

前各国研究的热点。问题不是真正的频谱匮乏，主　

要是目前我们的频谱分配制度为固定频谱分配，这　

种分配模式使得频谱利用率极低。为了提高现有频　

谱的利用率，于是认知无线电的概念应运而生。认　

知无线电是一种智能频谱共享技术，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　

地检测和分配空闲频谱，理论上允许在时间、频率　

以及空间上进行多维的频谱复用，这将大大提高频