认知无线电技术-李景春

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1、认知无线电技术李景春2010年10月目录背景基本概念实现CR需解决的问题国外业界研究情况国内研究进展应用前景及带来的挑战背景我国频率划分图无线电波传输特性低频段绕射能力强，传播特性好，传输距离远，但设备器件尤其是天线尺寸较大高频段以视距传输为主要传播方式，同等传播条件下相对低频段路径损耗更大，天线等设备尺寸较小。——各业务各有其“黄金频段”背景1GHz以下频率划分现状目前我国1GHz以下已经分配殆尽无线蜂窝移动通信系统：825-835MHz和870-960MHz频段，其余主要分配给对讲机业务和电视广播业务

2、。无法支持IMT-Advanced系统的高速率的移动业务需求。背景背景现代频谱需求移动通信宽带化物联网感知网RFID……3G1G2GAMPSTACSGSMcdmaOneWCDMAcdma2000TD-SCDMAE3GLTEAIE/UMBWLAN数据速率和带宽需求不断增加802.11/WiFiBWA802.16/WiMAX3G+HSDPAHSUPA1xEV-DO1xEV-DV移动性增强201520102005200019951985时间802.16mIMT-Advanced4G背景移动通信业界关注的重点频段

3、－－“数字红利频段”数字红利频段（DigitalDividendBand）：模拟电视转换成数字电视后所空出的470-862MHz频段。较低频段可实现更佳的覆盖和楼内穿透性，因此，“数字红利”被全球运营商视为“黄金频段”。470MHz~806MHz模拟/数字电视广播频段使用情况北京某热点地区实际频道占用情况频谱图瀑布图占用度背景北京某郊区实际频道占用情况频谱图瀑布图占用度背景各类地区按时间占用比率计算的频段占用度情况背景背景我国的频谱分配政策固定频谱管理方式：即国家将频谱资源分配给不同的无线电部门和相应的无

4、线接入技术。优点：有利于网络规划、运营、维护、管理，并且能够避免系统间的干扰缺点：频谱资源的利用呈现出高度的不均衡性。那些利用率较低的频谱资源存在着动态、大小不一、零散等特征——频谱智能高效利用成为影响未来无线产业发展的关键性课题如何发展频谱智能高效利用技术来解决未来无线通信频谱需求的瓶颈？信号处理技术极大提高了无线系统在接入使用时的频谱利用率；但仍未解决频谱资源未被使用时造成空洞浪费的问题是否可以考虑在授权频段闲置时允许其他无线业务用户接入？如果可以，需要满足什么条件？背景背景1999年JosephMi

5、tola提出了认知无线电CR（CognitiveRadio）技术核心：频谱准入政策允许授权频段在闲置时被其他业务用户接入——动态频谱分配政策背景频率分配政策的发展六七十年代分配使用建国初期自由使用目前监测使用将来动态使用EMC技术无线电监测技术认知无线电技术目录前言基本概念实现CR需解决的问题国外业界研究情况国内研究进展应用前景及带来的挑战基本概念认知无线电系统定义（ITU-RSM.2152报告书）“Cognitiveradiosystem(CRS)isaradiosystememployingtechn

6、ologythatallowsthesystemtoobtainknowledgeofitsoperationalandgeographicalenvironment,establishedpoliciesanditsinternalstate;todynamicallyandautonomouslyadjustitsoperationalparametersandprotocolsaccordingtoitsobtainedknowledgeinordertoachievepredefinedobjec

7、tives;andtolearnfromtheresultsobtained.”允许系统获取周围的工作和地理环境信息、已建立的通信策略及其内部状态；依据获取的信息，动态的和自主的调整工作参数和协议来实现预定的目标；并从获取的结果来自我学习。认知无线电（CR）频谱感知（无线电监测）“获取周围的工作和地理环境信息已建立的通信策略及其内部状态”动态频谱管理分配和选择合适的工作参数和协议软件无线电（SDR）“动态的和自主的调整工作参数和协议来实现预定的目标”无线电信号的四域特性：时、空、频、码，认知无线电同时从四

8、域感知频谱空洞，并动态的和自主的调节自身参数。SDR具有相当的灵活性，但与CR相比缺乏一定的智能CR的实现不一定需要SDR支持，但如果借助于SDR，则CR会具有更多潜在的优势基本概念目录前言基本概念实现CR需解决的问题国外业界研究情况国内研究进展应用前景及带来的挑战实现CR需解决的问题频谱感知动态频谱管理接入及退让机制……（1）频谱感知功能：识别频谱空洞、检测授权用户出现（无线电监测）单节点检测授权用户发射端检测能量检测：先设