【摘 要】隨著時代的發(fā)展，作為軟件無線電技術(shù)的一個擴展，認知無線電技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。通常這種技術(shù)的采用可以自動檢測無線電環(huán)境并對傳輸參數(shù)進行調(diào)整，在時間、空間、頻率以及調(diào)制方式等多個方面可實現(xiàn)無線頻譜的共享，很大程度上提高了頻譜利用效率。在本文中，作者討論了認知無線電的定義和其所具備的特點，并對認知無線電的功能和應(yīng)用進行了相應(yīng)的討論，并在文章的最后討論了相應(yīng)技術(shù)的未來發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】認知無線電 軟件無線電 頻譜利用效率

一、引言

伴隨著無線電技術(shù)的發(fā)展，無線服務(wù)重點逐漸向著音頻、視頻和高清晰圖片等需要較高下載速率和較寬頻譜的方向發(fā)展，而當前，頻譜的缺乏嚴重阻礙這些高性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展。

在大多數(shù)的發(fā)達國家中，許多的可用頻譜已被分配。同時，由于天線尺寸的局限以及電磁波本身的傳輸特性也限制了可用頻譜范圍。而對于用戶來說，僅僅關(guān)心運營商所提夠的服務(wù)，對此，針對用戶所需的種種服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)運行商應(yīng)發(fā)展合理的技術(shù)來不斷滿足于用戶的需求。而如今的情況則是，用戶只能得到運行商提供的某些特定服務(wù)，往往這些服務(wù)還要受到技術(shù)層面的限制。為了不斷的滿足用戶的需求，需要網(wǎng)絡(luò)及終端的更高靈活性，這就促使了認知無線電技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。

二、相關(guān)概念及特點

（一）關(guān)于認知無線電的概念

對于認知無線電的定義有著許多種的說法，其中比較有代表性的定義由FCC、John Notor、ITU-WP8A等個人或組織給出。FCC給出了一種得到了很多人的認可的概念。他認為認知無線電是無線電的一種，它可通過與其運行環(huán)境的交互，從而實現(xiàn)發(fā)射機參數(shù)的改變。John Notor的理論認為軟件無線電和認知無線電有著相互交織的部分，二者誰也不是誰的發(fā)展和繼承。TU-WP8A定義認知無線電通過對操作環(huán)境的感知或了解，從而實現(xiàn)其操作參數(shù)動態(tài)調(diào)整的一種無線電或系統(tǒng)。

（二）認知無線電的特點

通常所說的認知無線電具有重構(gòu)能力以及認知能力兩大基本特征。

1.重構(gòu)能力。重構(gòu)能力是指一種動態(tài)性，他是得認知無線電設(shè)備采用多種無線傳輸技術(shù)進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。其核心思想是，在不對頻譜授權(quán)用戶產(chǎn)生有害干擾的前提下，利用授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻譜來為用戶提供可靠的通信服務(wù)。

2.認知能力。認知能力是指認知無線電通過對外界環(huán)境的感知和捕獲，實現(xiàn)對于特定時間和空間內(nèi)未使用的頻譜資源的標定，并根據(jù)具體數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，并對工作頻譜及參數(shù)進行規(guī)劃選擇。要實現(xiàn)認知無線電的認知功能一般要進行3個步驟，主要為頻譜感知、頻譜分析以及頻譜判定。做出最終判斷，從而選擇合適的頻段進行傳輸數(shù)據(jù)。

三、認知無限電的功能與實現(xiàn)

（一）認知無線電的主要功能

我國認知無線電技術(shù)的發(fā)展仍然處于起步的階段，總體的來說，認知無線電系統(tǒng)的功能一般包括檢測、分析、調(diào)整、推理、學(xué)習(xí)等相應(yīng)的功能。同時，這些功能構(gòu)成了認知無線電技術(shù)的一個認知循環(huán)。

1.檢測功能。認知無線電的工作環(huán)境較為特殊，因此，認知無線電必須具有精確的檢測能力，通常，它可以在全頻段范圍內(nèi)進行頻譜檢測，從而得到整個頻段的可使用頻段。這對這種檢測技術(shù)，有些研發(fā)人員提出通過檢測接收機本振頻譜泄漏完成對啞終端的定位，但這種方式仍然是出于實驗階段。

2.分析功能。認知分析功能主要包括對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部狀態(tài)、自身性能、用戶自身需求一級外部相關(guān)數(shù)據(jù)以及相關(guān)知識的分析。分析功能指的就是對獲取檢測信息的初步處理。通過所獲取的頻譜檢測結(jié)果，認知無線電設(shè)備對使用的頻點和發(fā)射時間、首要用戶的位置、信道狀況、可用帶寬、以及傳輸中對其他用戶產(chǎn)生的影響等進行相應(yīng)的分析。

3.調(diào)整功能。調(diào)整是完成整個信號傳輸?shù)囊粋€關(guān)鍵步驟，根據(jù)之前檢測和分析得到的相應(yīng)數(shù)據(jù)，認知無電設(shè)備通過不同的編解碼、先進的功率控制技術(shù)以及調(diào)制技術(shù)，對頻點和發(fā)射時機進行合理的選擇，并最終完成數(shù)據(jù)的傳輸。

4.推理和學(xué)習(xí)功能。推理和學(xué)習(xí)功能是指，認知無線電設(shè)備能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行推理，并得到相應(yīng)的參考信息，最終經(jīng)過調(diào)整得到合理的解決方案。

（二）認知無線電的實現(xiàn)關(guān)鍵

認知無線電的正常運行的實現(xiàn)通常必須具備以下幾點，也就是必須具備高靈敏度接收機、智能處理平臺、可重配置的無線電設(shè)備以及組網(wǎng)應(yīng)用。

高靈敏度的接收機可以精確測量頻譜，從而可以很快的完成頻譜的檢測功能。 不過對于頻譜的分析，智能處理平臺是不可缺少的。根據(jù)無線檢測結(jié)果，高速智能處理平臺可以對無線傳輸背景，包括首要用戶的定位、存在、信道狀況估計、頻譜空穴的發(fā)現(xiàn)以及傳輸帶寬選擇等多種參數(shù)進行相應(yīng)的快速相應(yīng)和分析。針對分析得到的結(jié)果需要有效的可重新配置的無線電設(shè)備進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。對于數(shù)據(jù)傳輸過程，可重新配置的無線電設(shè)備起到了十分關(guān)鍵的作用。

不過當各個認知無線電設(shè)備獨立工作的時候就不可避免地產(chǎn)生沖突，為了穩(wěn)定的運行相應(yīng)的設(shè)備就必須統(tǒng)籌兼顧，做到設(shè)備的合理運行，這就需要相應(yīng)的組網(wǎng)應(yīng)用的產(chǎn)生，從而在最大程度上降低可能沖突的發(fā)生。

四、認知無線電的未來發(fā)展與展望

在無線電的發(fā)展過程中，認知無線電有著重要的作用。認知無線電技術(shù)的采用可以很大程度的提高可用頻譜數(shù)量，并提高頻譜利用率，節(jié)約資源。不過，認知無線電技術(shù)的發(fā)展還存在一定的問題。第一，當前頻譜管制政策并沒有完全放開，限制技術(shù)的發(fā)展；第二，認知無線電的靈活性還需相應(yīng)的提高；第三在硬件技術(shù)發(fā)展發(fā)展上仍存在一定問題，同時組網(wǎng)的語言和協(xié)議還不是很完善。

雖然由于技術(shù)的限制，認知無線電市場占有較少，但作為新興技術(shù)以及隨著各項技術(shù)的發(fā)展和進步，將來認知無線電技術(shù)將會獲得突破性的進展，推動無線電技術(shù)的發(fā)展。

五、結(jié)束語

認知無線電可以在很大程度上提高資源的利用率，在我國未來無線電事業(yè)的發(fā)展過程中必將不斷占據(jù)主導(dǎo)地位，服務(wù)于廣大群眾。

參考文獻：

[1]郭彩麗，張?zhí)炜?，曾志民，認知無線電關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀[J]，電信科學(xué)，2006，8

[2]葉佩軍，安建平，認知無線電在未來多媒體移動通信中的應(yīng)用[J]，電訊技術(shù)，2004，44

[3]曹華孝，鮮永菊，徐昌彪，認知無線電技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀，研究與開發(fā)，2008，9

[4]周賢偉，孟 潭，王麗娜，認知無線電研究綜述，專題評述，2006，6