時間：2023-03-28 15:04:47
序論：在您撰寫無線電技術(shù)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
論文摘要:感知無線電技術(shù)是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術(shù)，是軟件無線電技術(shù)的擴展，它使軟件無線電從預先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無線電領(lǐng)域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點，但技術(shù)并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關(guān)鍵問題進行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的開展提供一些參考。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術(shù)用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環(huán)境中空閑頻譜資源，選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統(tǒng)通過采用感知無線電技術(shù)，實時跟蹤授權(quán)系統(tǒng)占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權(quán)系統(tǒng)通信前提下，與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術(shù)能適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況短期變化，高效利用頻譜，并且感知無線電技術(shù)不要求改造現(xiàn)有系統(tǒng)，對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應(yīng)性。
感知無線電技術(shù)動態(tài)頻譜共享是自適應(yīng)傳輸技術(shù)思想在頻譜分配領(lǐng)域的運用。自適應(yīng)傳輸使無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)信道傳輸能力的變化，通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統(tǒng)占用的頻譜適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)來提高頻譜利用率。不管是自適應(yīng)傳輸技術(shù)還是感知無線電技術(shù)，其思想的核心都是無線通信系統(tǒng)能自動地適應(yīng)外界環(huán)境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層，要求未來移動通信系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài)，如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)拓撲、業(yè)務(wù)負載、甚至用戶需求，并能適應(yīng)這些變化。從通信端到端，在存在重疊覆蓋多種無線電通信環(huán)境下，要求移動設(shè)備能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換，實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(luò)(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關(guān)鍵技術(shù)分析
作為一種新的智能無線通信技術(shù)，感知無線電可以感知到周圍的環(huán)境特征，采用構(gòu)建方法進行學習，通過相關(guān)描述語言(RadioKnowledgeRepresentationLanguage，RKRL)與通信網(wǎng)絡(luò)智能交流，實時調(diào)整傳輸參數(shù)，使系統(tǒng)的無線規(guī)則與輸入的無線電激勵的變化相適應(yīng)，以達到隨時隨地通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關(guān)協(xié)議和空間時間模式的設(shè)置。感知無線電系統(tǒng)的重構(gòu)能力很重要，該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現(xiàn)的。重構(gòu)功能是由軟件無線電實現(xiàn)，而感知無線電的其他任務(wù)是通過信號處理和機器學習的過程實現(xiàn)，其感知過程開始于無線電激勵的被動感應(yīng)，以做出反應(yīng)行為而終止，一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程，分別是無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實現(xiàn)。
2.1感知無線電技術(shù)與動態(tài)頻譜分配
未來移動通信系統(tǒng)滿足用戶需求的關(guān)鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發(fā)展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法，一是擴大可利用的頻率范圍，二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率，移動通信系統(tǒng)的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的，所以頻率過高并不利于移動通信。因而，更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑，改進通信設(shè)備的傳輸技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、提高組網(wǎng)能力。目前廣泛采用這兩種途徑，但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式，一個頻段只分配給一個無線接入系統(tǒng)，不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用，其它無線接入系統(tǒng)不能占用該頻段。為提高頻譜利用率，可以將一些頻段分配給了多個系統(tǒng)，允許它們同時占有同一個頻段，甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段，允許任意系統(tǒng)占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統(tǒng)干擾問題，但由于頻譜的授權(quán)系統(tǒng)并不是在任何地區(qū)的任何時刻都使用頻率，其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統(tǒng)共享一個頻段，雖然優(yōu)于獨占性的固定頻譜分配方式，但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制，一個系統(tǒng)占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統(tǒng)使用，從而導致了兩方面的問題。可見，如果僅僅是簡單地允許多個系統(tǒng)共享頻譜，而不避免系統(tǒng)間干擾，會制約頻譜利用率的提高，并且不能保證通信質(zhì)量。為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾，可以考慮采用動態(tài)頻譜分配方式。允許多個系統(tǒng)共享同一頻段，各系統(tǒng)只在需要通信時才能占有頻段，通信結(jié)束就釋放頻段，而且必須控制系統(tǒng)間干擾，后接入的系統(tǒng)不能影響其它已有系統(tǒng)的通信。為與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容，分配頻段上授權(quán)系統(tǒng)有使用頻譜的最高優(yōu)先級，只要不影響授權(quán)系統(tǒng)通信，租借系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。這種動態(tài)的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上，當授權(quán)系統(tǒng)不使用所分配的頻率時，租借系統(tǒng)可以占用頻率，但當授權(quán)系統(tǒng)重新占用頻率時，租借系統(tǒng)必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態(tài)估計及其容量預測
信道估計的結(jié)果可用來計算信道容量，用于控制發(fā)送端的信號能量，可使用香農(nóng)法則計算信道容量C，但在感知無線電系統(tǒng)中并不直接在發(fā)送端傳輸C的信息，而是量化C，一定的量化率用于反饋發(fā)送端，量化比率是預先確定的，所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說，無線系統(tǒng)的傳輸率是波動的，當其超出一定界限時，就會引起系統(tǒng)的不正常工作，這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統(tǒng)中功率控制的實現(xiàn)以分布方式進行，以擴大系統(tǒng)工作范圍，提高接收機性能?？刂瓢l(fā)送端功率是感知無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多址接入的感知無線電信道環(huán)境中，主要采用協(xié)作機制方法，包括規(guī)則及協(xié)議和協(xié)作的Adhoc網(wǎng)絡(luò)兩方面內(nèi)容。多用戶的感知無線電系統(tǒng)彼此協(xié)作工作，基于先進的頻譜管理功能，可以提高系統(tǒng)工作性能，支持更多用戶接入。
2.3.2動態(tài)頻譜管理
動態(tài)頻譜管理也稱為動態(tài)頻譜分配，具有實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統(tǒng)中，頻譜管理的算法可這樣描述:基于頻譜空穴和功率控制器的輸出，選擇一種調(diào)制方式以適應(yīng)時變的無線傳輸環(huán)境，使系統(tǒng)工作在可靠傳輸?shù)臓顟B(tài)下。系統(tǒng)工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統(tǒng)的軟件無線電不能與網(wǎng)絡(luò)進行智能交流，因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關(guān)描述語言。在以軟件無線電為發(fā)展平臺的感知無線電研究中，研究表示無線系統(tǒng)知識、計劃和所需語言是關(guān)鍵技術(shù)，無線電知識描述語言(RKRL)應(yīng)運而生，它表示了無線規(guī)則、系統(tǒng)配置、軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)傳送、用戶需求、應(yīng)用環(huán)境等知識。
參考文獻:
[1]何麗華，謝顯中，董雪濤，周通.感知無線電中的頻譜檢測技術(shù)[J].通信技術(shù)，2007，(05)
[2]王軍，李少謙.認知無線電:原理、技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].中興通訊技術(shù)，2007，(03)
[3]譚學治，姜靖，孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術(shù)研究[J].信息安全與通信保密，2007，(03).
[4]劉元，彭端，陳楚.認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2007，(07)
認知無線電用戶必須不能干擾首要用戶（頻譜授權(quán)用戶）的正常工作，要保證首要用戶的可靠性通信，同時也要保證認知無線電用戶通信的可靠性，這就需要認知無線電控制發(fā)射功率，同時具有靈敏的頻譜空穴檢測能力和快速切換頻段的能力。通信的高可靠性是認知無線電要實現(xiàn)的另一個目標。認知無線電這些特點有利于頻譜資源智能、高效、充分的利用，也是其區(qū)別于其他無線電技術(shù)的重要特征。
二、認知無線電與寬帶無線通信系統(tǒng)的融合
認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)有：頻譜監(jiān)測技術(shù)，自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)等。寬帶無線技術(shù)主要有正交頻分復用技術(shù)（OFDM）、多輸入多輸出技術(shù)(MIMO)、HARQ技術(shù)和AMC技術(shù)等。認知無線電與寬帶無線通信系統(tǒng)的融合最主要的就是自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù)和正交頻分復用技術(shù)結(jié)合、并輔以其它相關(guān)技術(shù)。OFDM系統(tǒng)是目前公認的比較容易實現(xiàn)頻譜資源控制的傳輸方式。該調(diào)制方式可以通過頻率的組合或裁剪實現(xiàn)頻譜資源的充分利用，其與自適應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，除了在傳統(tǒng)的時間域上自適應(yīng)外，還更容易利用多載波的頻率域，可以靈活控制和分配頻譜、時間、功率等資源，在結(jié)合MIMO系統(tǒng)的空間資源，根據(jù)用戶在不同的位置的不同傳輸條件，感知環(huán)境并且適應(yīng)環(huán)境，并不斷地跟蹤環(huán)境的變化，以合理利用資源、提高系統(tǒng)容量。自適應(yīng)頻譜資源分配的關(guān)鍵技術(shù)主要有:載波分配技術(shù)、子載波功率控制技術(shù)、多天線層資源分配算法和復合自適應(yīng)傳輸技術(shù)。
(1)載波分配技術(shù)。CR具有感知無線環(huán)境的能力。子載波分配就是根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)和服務(wù)質(zhì)量要求，分配一定數(shù)量的頻率資源。檢測到的寬帶資源是不確定的，隨時間、空間、移動速度等變化。OFDM系統(tǒng)具有裁剪功能，通過子載波的分配，即在頻段內(nèi)對于用戶來說，信干噪比(SINR)較高的不規(guī)律和不連續(xù)子載波的頻譜資源進行整合，按照一定的公平原則將頻譜資源分配給不同的用戶，確定每個子載波傳輸?shù)谋忍財?shù)量，選取相應(yīng)的調(diào)制方式，實現(xiàn)資源的合理分配和利用。
(2)子載波功率控制技術(shù)。由于分配給用戶的功率和子載波數(shù)一般是成比例的，功率控制算法在經(jīng)典的“注水”算法的基礎(chǔ)上，有一系列的派生算法。這些算法追求的是功率控制的完備性和收斂性，既要不造成干擾又要使認知無線電有較好的通過率，且達到實時性的要求。事實上功率控制算法和子載波分配算法是密不可分的。這是因為在判斷某子載波是否可以使用時，就要對現(xiàn)狀(空間距離、衰落)做出判斷，同時還需要計算出可分配的功率大小，對于一個用戶如果速率一定，如子載波數(shù)目增加所需的功率就會下降。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞：數(shù)字廣播軟件無線電世界數(shù)字廣播（DRM）DAB
1數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)的發(fā)展
1.1廣播技術(shù)的發(fā)展
從20世紀二十年代開始，商業(yè)廣播先后在美、蘇、英、德、法、中等國開播，在此后的近百年時間，廣播作為重要的傳媒工具，受到各國的重視。廣播無后經(jīng)歷了中波調(diào)幅、短波調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)頻立體聲幾個階段，表1羅列了部分國家的廣播發(fā)展情況。
表1世界主要國家的廣播發(fā)展情況
中波短波調(diào)頻調(diào)頻立體聲
美國192019421941/
蘇聯(lián)1922192919461960
英國192319381955/
法國1923193619501954
德國1923192919491958
中國1923193419741979
日本1925193519571969
1．2調(diào)幅廣播的優(yōu)勢
盡管調(diào)幅廣播的帶寬只有9kHz或10kHz，音質(zhì)無法與調(diào)頻立體聲相比，但是由于調(diào)幅廣播發(fā)展時間最久，全球標準統(tǒng)一，在任何地方購買的收音機在全球各地都能使用，接收工具簡單，而且可以方便地進行室內(nèi)、外的便攜接收與車、船中的移動接收。因此至今它仍然是世界上使用最廣泛的廣播媒體。
短波國際廣播則由于在國際交往中的極端重要性與最適合對象為財力處于中下層的聽眾，所以各國仍繼續(xù)大量投資支持短波業(yè)務(wù)。
今天，世界上有160多家國際廣播電臺在進行著無形的“星球大戰(zhàn)”。美國之音（VOA）的一項研究甚至認為：未來40年沒有其它媒體能以相同的優(yōu)點替代。據(jù)統(tǒng)計，全世界現(xiàn)在已有3333座短波發(fā)射臺，12590府中波發(fā)射臺，25億臺調(diào)幅收音機，其中7億臺可收短波廣播。
1.3DRM的產(chǎn)生
由于調(diào)制廣播的競爭，音、視頻數(shù)字化的發(fā)展，傳媒手段的多樣化和九十年代開始的全球數(shù)字化浪潮，使許多廣播機構(gòu)認識到，調(diào)幅廣播必須數(shù)字化才能適應(yīng)競爭日益激烈的傳媒環(huán)境，紛紛開始了數(shù)字調(diào)幅廣播的試驗。
德國電信（DT）從1994年11月開始進行數(shù)字中被廣播的試驗。法國湯姆喀斯特（Thomcast）公司則從1995年起斥巨資進行數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)的開發(fā)，并從1996年6月起演示了它的天波（SKYWANE）2000系統(tǒng)，到1998年4月，研制中的數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)已至少有6個。
1994年，電聯(lián)曾要求各成員國提出數(shù)字系統(tǒng)的建議，并建議建立一個世界性的集團以評估不同的方案，最終提出單一的建議由電聯(lián)推薦各國使用，由此誕生了DRM。DRM的全稱是DigitalRadioMondiale，其中Mondiale為法文，即“世界數(shù)字廣播”集團（Consortium）。DRM于1998年3月在中國廣州宣告成立。到2002年2月，DRM已有來自27個國家的正式會員（Fullmembers）47個，和非正式會員（Associatemembers）25個。
1.4國內(nèi)外數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)發(fā)展情況
目前，歐洲和北美的一些國家均研制了DRM接收設(shè)備，這些接收設(shè)備更接近于專業(yè)接收設(shè)備，主要采用計算機插板方式，絕大多數(shù)的解調(diào)、解碼工作均由基于DSP和計算機CPU的軟件完成，它們具有便于軟件更新，可以方便適應(yīng)不同標準和新業(yè)務(wù)，便于在線測試，可以方便地使用各種分析工具等優(yōu)點。同時具有體積大（一般需計算機，也有較小的），功耗大（普通干電池無法滿足工作），不兼容原有設(shè)備等缺點?？陀^地講，這些設(shè)備只能算作實驗性質(zhì)的設(shè)備，不具備投放市場的能力。
我國在數(shù)字廣播領(lǐng)域與國際完全同步（DRM集團在我國成立足以說明），國內(nèi)已經(jīng)有了類似的產(chǎn)品，水平與國外產(chǎn)品沒有明顯珠差距。
圖2
1.5DRM技術(shù)發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)
DRM系統(tǒng)已基本成熟，即將進入實施階段。但是，一項新技術(shù)能否在全球推廣，技術(shù)本身的先進性與可行性雖是前提，卻遠非決定因素，市場條件和消費者的接受程度十分關(guān)鍵。歷史上已經(jīng)有不少成功的經(jīng)驗與失敗的教訓，DRM也把實施問題看作為嚴重挑戰(zhàn)，還把影響國家或地區(qū)一級啟動新技術(shù)的因素歸納為以下幾點：①技術(shù)變更的步伐；②進口或出口控制；③市場成熟性；④財富或個人可支配的收入（PDI）；⑤法規(guī)；⑥消費者是否是新技術(shù)的早期采用者。
為使DRM取得成功，需要處理好三個關(guān)鍵性因素，即廣播機構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運行者、接收機制造商與聽眾之間的關(guān)系。可以列出以下的實話依賴關(guān)系表（見表2）。
表2實施依賴關(guān)系表
參與者依賴性關(guān)鍵推動者
廣播機構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運行者接收機可用性聽眾市場頻譜可用性
法規(guī)協(xié)議
發(fā)射機可用性
接收機制制造商內(nèi)容可用性聽眾市場低知識產(chǎn)權(quán)費用
市場規(guī)模
廣播機構(gòu)簽約承擔義務(wù)
芯片組可用性
聽眾接收機可用性內(nèi)容可用性信息的需要
接收機的費用
明確的獨特銷售點
1．6DRAM在我國發(fā)展的前景
我國是AM廣播的大國，新世紀開始實話的西部創(chuàng)新工程還將進一步擴大AM廣播的規(guī)模，提高廣播覆蓋率與改變邊遠地區(qū)空中秩序。
1998年的廣州會議已注意到了中國這樣的大國不容易由調(diào)頻（FM）廣播覆蓋（注：中國的陸地面積與歐洲大致相當，比美國本土大200萬平方公里，中國最小的浙江省相當于比、荷、丹三國的總和，新疆則相當于三個歐洲大國德、法、西的總和），因而數(shù)字調(diào)幅廣播具有很大的市場。由于許多重要的國際廣播機構(gòu)一直積極參與DRM的活動，今后這些機構(gòu)很可能較早地開始數(shù)字化的短波國際廣播，從而使他們的國際廣播效果大大改善與具有良好的抗干擾性。
我國雖然從1997年起就一直關(guān)注與跟蹤數(shù)字AM廣播的發(fā)展，北京廣播學院還進行了計算機模擬試驗。但鑒于DRM很快進入實話階段，美國開發(fā)與評價IBOCDAB技術(shù)有較大進展，日本也參加了DRM，因此應(yīng)該更加積極地創(chuàng)造條件，早日在我國開展相應(yīng)的實驗室與現(xiàn)場測試，積累自己的數(shù)據(jù)（中國地形復雜，橫跨寒、溫、熱三帶，電離層條件也不同），并爭取有自己的知識產(chǎn)權(quán)，還要利用作為國際電聯(lián)與亞廣聯(lián)成員的條件和參加各種國際會議與相關(guān)活動的機會，積極了解國際新進展，調(diào)整與確定發(fā)展我國數(shù)字聲音廣播的方針政策與計劃日程，積極維護中國在二十一世紀數(shù)字調(diào)幅廣播領(lǐng)域的權(quán)益。
2軟件無線電技術(shù)的發(fā)展
軟件無線電技術(shù)是近年來新興的一種技術(shù)，它最早由MITRE公司的約瑟夫·米托拉（Joseph.Mitola）在1992年5月“美國遠程系統(tǒng)會議（NationalTelesystemsConference）”上提出。該項技術(shù)一經(jīng)提出就在世界上產(chǎn)生了重大影響，受到了各方的高度重視。
軟件無線電技術(shù)的核心思想是軟件無線電技術(shù)將寬帶的A/D變換器盡可能的靠近射頻天線，即盡可能早的將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最大程度上通過DSP軟件來實現(xiàn)通信系統(tǒng)的各種功能。圖1為理想軟件無線電系統(tǒng)組成框圖。
作為軟件無線電技術(shù)載體的軟件無線電電臺是“用軟件定義波段、調(diào)制方式、信號波形的電臺。信號波形由數(shù)字信號采樣產(chǎn)生，用寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，可能還要由中頻上變頻到射頻。類似地，接收機使用寬帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得該軟件無線電電臺節(jié)點所有波段的信號。接收機用通用處理器上的軟件完成信號的提取，下變頻和解調(diào)。”（約瑟夫·米托拉給軟件無線電電臺做的定義。）
理想的軟件無線電電臺應(yīng)該擁有在全頻帶工作的能力，具有極大的靈活性，任何功能的改變或增加都可以通過軟件升級來完成。由于實際條件的限制，比如寬帶前端射頻模塊的性能不夠理想、寬帶A/D/A的工作帶寬和采樣速率有限、DSP的處理能力不足、總線數(shù)據(jù)受限等，導致在目前的技術(shù)條件下無線實現(xiàn)上述理想軟件無線電系統(tǒng)。為了使得軟件無線電技術(shù)可以應(yīng)用于實踐，就在理想軟件無線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了若干限制條件，使得軟件無線電犧牲了一些靈活性，換來了可實現(xiàn)性。
考慮到DRM目前的犧牲性，為了減小研發(fā)的風險，可以考慮采用軟件無線電技術(shù)研制發(fā)射接收設(shè)備，在目前模擬數(shù)字混合暑期可以兼容原有的模擬設(shè)備，隨著社會的發(fā)展，當DRM技術(shù)成為主流技術(shù)時通過軟件升級就可以將用于兼容的資源專用作數(shù)字廣播質(zhì)量的提升，從而最大限度的保護用戶的利益。
3基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)
3.1DRM的主要標準介紹
2001年4月4日ITU已通過DRM的標準建議書為ITU-RBS.1514,2001年9月通過歐洲標準為ETSITS101980V1.1.1。單個調(diào)幅頻道碼率可達24kbps，雙頻道可達72kbps。在ETSITS101980V1.1.1標準中，主要規(guī)定了了頻道使用模式、信源泉編碼方式、復用情況、信道編碼與數(shù)字調(diào)制方式等內(nèi)容。
具體來說DRM信號有三種頻道使用模式：半個頻道、一個頻道和四個頻道。半個頻道的模式可以用作模擬和數(shù)字同播，作為模擬和數(shù)字廣播的平滑過渡的方法。信源編碼推薦了四種方式：MPEG-4AAC（高級音頻編碼），MPEGCELP（刺激線性預測編碼），MPEGHVXC（諧波矢量刺激編碼），SBR（頻帶復制編碼）。復用情況比較復雜，包括信道復用、幀復用、業(yè)務(wù)復用、數(shù)字復用等。信道編碼與數(shù)字調(diào)制方式包括擾碼生成多項式（x9+x5+1）、TCM編碼方式采用刪除卷級碼與QAM調(diào)制結(jié)合的方式，交織深度分為短交織（交織長度為0.4s）和長交織（交織長度為2s），數(shù)字調(diào)制方式采用OFDM和QAM調(diào)制。
3.2國外同類產(chǎn)品（SKYWAVE2000）的性能
SKYWAVE2000采用的基本技術(shù)情況如表3所示。
表3SKYWAVE2000采用的基本技術(shù)情況
頻譜適用波段LF、MF、HF
帶寬選擇復用
與現(xiàn)有范圍的兼容YES
帶外發(fā)射與發(fā)射機Tx有關(guān)
單頻網(wǎng)絡(luò)支持YES
頻譜掩蔽在選定的帶寬內(nèi)為矩形
系統(tǒng)特性調(diào)制/信道編碼TCM+RSOFDM/QAM（8、16、64、256）
混合/同播方式Y(jié)ES（DSB/VSB）
音頻編碼MPEG-2Layer3,在電路實施中等待MPEG-4
靈活性YES
交織深度長交織6.6s
短交織0.3s
比特率Min6kbps
Max36kbps
靈活性YES
發(fā)射機峰值/平均值功率比4-8dB(與工作模式有關(guān))
SKYWAVE2000的數(shù)字編碼與調(diào)制原理框圖見圖2。
3.3基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)接收機
鑒于廣播的特點：帶寬窄，一般為9kHz～10kHz；信號動態(tài)范圍大，短波波段的動態(tài)范圍高達120dB以上。在軟件無線電電臺選用實現(xiàn)方案方面必須予以考慮。根據(jù)文獻[2]的論述，選擇了基于中頻采樣技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)：在A/D/A與天線之間增加一個寬帶變頻模塊，將全頻帶的信號變頻為一個固定的中頻，通過對該中頻處理實現(xiàn)預定的功能。圖3所示為中頻采樣軟件無線電系統(tǒng)的組成框圖。
3.4基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)發(fā)射機
由于廣播自身的特點，相比于接收機，發(fā)射機的研制更為復雜?；谲浖o線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)發(fā)射機由三個較為獨立的子系統(tǒng)：數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)、模擬處理子系統(tǒng)和發(fā)射子系統(tǒng)組成，其組成框圖及相互關(guān)系見圖4。
數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)主要負責數(shù)字信號處理和幅度、相位的計算；模擬處理子系統(tǒng)負責將I、O的基帶復信號變換到無線發(fā)射頻率的調(diào)相信號或幅相信號；發(fā)射子系統(tǒng)實現(xiàn)功率放大及信號發(fā)射。
圖5
3.5基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)工作原理
基于軟件無線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)工作原理如圖5所示：
圖5中，信源編碼、復用、能量分集、信道編碼、交織、數(shù)字基帶的OFDM映射部分的功能將在數(shù)字編碼與調(diào)制子系統(tǒng)中利用計算機的處理器、DSP處理器以及專用芯片等通過軟件編程來實現(xiàn)。而無線射頻信號的生成、穩(wěn)定載波的產(chǎn)生等模擬處理功能將在模擬處理子系統(tǒng)中通過DDS、I、Q調(diào)制器等技術(shù)或?qū)Ｓ闷骷崿F(xiàn)。
數(shù)字廣播領(lǐng)域市場廣闊，具有很好的發(fā)展空間，目前世界各個主要發(fā)達國家都在此領(lǐng)域投入了相當?shù)娜肆Α⑽锪?、財力。我國在這一領(lǐng)域的研究水平與國際同步，更不能放棄這一優(yōu)勢。
摘要：感知無線電技術(shù)是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術(shù)，是軟件無線電技術(shù)的擴展，它使軟件無線電從預先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無線電領(lǐng)域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點，但技術(shù)并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關(guān)鍵問題進行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的開展提供一些參考。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術(shù)用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環(huán)境中空閑頻譜資源，選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統(tǒng)通過采用感知無線電技術(shù)，實時跟蹤授權(quán)系統(tǒng)占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權(quán)系統(tǒng)通信前提下，與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術(shù)能適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況短期變化，高效利用頻譜，并且感知無線電技術(shù)不要求改造現(xiàn)有系統(tǒng)，對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應(yīng)性。
感知無線電技術(shù)動態(tài)頻譜共享是自適應(yīng)傳輸技術(shù)思想在頻譜分配領(lǐng)域的運用。自適應(yīng)傳輸使無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)信道傳輸能力的變化，通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統(tǒng)占用的頻譜適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)來提高頻譜利用率。不管是自適應(yīng)傳輸技術(shù)還是感知無線電技術(shù)，其思想的核心都是無線通信系統(tǒng)能自動地適應(yīng)外界環(huán)境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層，要求未來移動通信系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài)，如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)拓撲、業(yè)務(wù)負載、甚至用戶需求，并能適應(yīng)這些變化。從通信端到端，在存在重疊覆蓋多種無線電通信環(huán)境下，要求移動設(shè)備能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換，實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(luò)(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關(guān)鍵技術(shù)分析
作為一種新的智能無線通信技術(shù)，感知無線電可以感知到周圍的環(huán)境特征，采用構(gòu)建方法進行學習，通過相關(guān)描述語言與通信網(wǎng)絡(luò)智能交流，實時調(diào)整傳輸參數(shù)，使系統(tǒng)的無線規(guī)則與輸入的無線電激勵的變化相適應(yīng)，以達到隨時隨地通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關(guān)協(xié)議和空間時間模式的設(shè)置。感知無線電系統(tǒng)的重構(gòu)能力很重要，該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現(xiàn)的。重構(gòu)功能是由軟件無線電實現(xiàn)，而感知無線電的其他任務(wù)是通過信號處理和機器學習的過程實現(xiàn)，其感知過程開始于無線電激勵的被動感應(yīng)，以做出反應(yīng)行為而終止，一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程，分別是無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實現(xiàn)。
2.1感知無線電技術(shù)與動態(tài)頻譜分配
未來移動通信系統(tǒng)滿足用戶需求的關(guān)鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發(fā)展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法，一是擴大可利用的頻率范圍，二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率，移動通信系統(tǒng)的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的，所以頻率過高并不利于移動通信。因而，更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑，改進通信設(shè)備的傳輸技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、提高組網(wǎng)能力。目前廣泛采用這兩種途徑，但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式，一個頻段只分配給一個無線接入系統(tǒng)，不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用，其它無線接入系統(tǒng)不能占用該頻段。為提高頻譜利用率，可以將一些頻段分配給了多個系統(tǒng)，允許它們同時占有同一個頻段，甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段，允許任意系統(tǒng)占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統(tǒng)干擾問題，但由于頻譜的授權(quán)系統(tǒng)并不是在任何地區(qū)的任何時刻都使用頻率，其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統(tǒng)共享一個頻段，雖然優(yōu)于獨占性的固定頻譜分配方式，但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制，一個系統(tǒng)占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統(tǒng)使用，從而導致了兩方面的問題。可見，如果僅僅是簡單地允許多個系統(tǒng)共享頻譜，而不避免系統(tǒng)間干擾，會制約頻譜利用率的提高，并且不能保證通信質(zhì)量。為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾，可以考慮采用動態(tài)頻譜分配方式。允許多個系統(tǒng)共享同一頻段，各系統(tǒng)只在需要通信時才能占有頻段，通信結(jié)束就釋放頻段，而且必須控制系統(tǒng)間干擾，后接入的系統(tǒng)不能影響其它已有系統(tǒng)的通信。為與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容，分配頻段上授權(quán)系統(tǒng)有使用頻譜的最高優(yōu)先級，只要不影響授權(quán)系統(tǒng)通信，租借系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。這種動態(tài)的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上，當授權(quán)系統(tǒng)不使用所分配的頻率時，租借系統(tǒng)可以占用頻率，但當授權(quán)系統(tǒng)重新占用頻率時，租借系統(tǒng)必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態(tài)估計及其容量預測
信道估計的結(jié)果可用來計算信道容量，用于控制發(fā)送端的信號能量，可使用香農(nóng)法則計算信道容量C，但在感知無線電系統(tǒng)中并不直接在發(fā)送端傳輸C的信息，而是量化C，一定的量化率用于反饋發(fā)送端，量化比率是預先確定的，所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說，無線系統(tǒng)的傳輸率是波動的，當其超出一定界限時，就會引起系統(tǒng)的不正常工作，這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統(tǒng)中功率控制的實現(xiàn)以分布方式進行，以擴大系統(tǒng)工作范圍，提高接收機性能?？刂瓢l(fā)送端功率是感知無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多址接入的感知無線電信道環(huán)境中，主要采用協(xié)作機制方法，包括規(guī)則及協(xié)議和協(xié)作的Adhoc網(wǎng)絡(luò)兩方面內(nèi)容。多用戶的感知無線電系統(tǒng)彼此協(xié)作工作，基于先進的頻譜管理功能，可以提高系統(tǒng)工作性能，支持更多用戶接入。
2.3.2動態(tài)頻譜管理
動態(tài)頻譜管理也稱為動態(tài)頻譜分配，具有實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統(tǒng)中，頻譜管理的算法可這樣描述：基于頻譜空穴和功率控制器的輸出，選擇一種調(diào)制方式以適應(yīng)時變的無線傳輸環(huán)境，使系統(tǒng)工作在可靠傳輸?shù)臓顟B(tài)下。系統(tǒng)工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統(tǒng)的軟件無線電不能與網(wǎng)絡(luò)進行智能交流，因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關(guān)描述語言。在以軟件無線電為發(fā)展平臺的感知無線電研究中，研究表示無線系統(tǒng)知識、計劃和所需語言是關(guān)鍵技術(shù)，無線電知識描述語言(RKRL)應(yīng)運而生，它表示了無線規(guī)則、系統(tǒng)配置、軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)傳送、用戶需求、應(yīng)用環(huán)境等知識。
參考文獻：
何麗華，謝顯中，董雪濤，周通.感知無線電中的頻譜檢測技術(shù)[J].通信技術(shù)，2007，(05)
王軍，李少謙.認知無線電：原理、技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].中興通訊技術(shù)，2007，(03)
譚學治，姜靖，孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術(shù)研究[J].信息安全與通信保密，2007，(03).
劉元，彭端，陳楚.認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2007，(07)
衛(wèi)星通信技術(shù)則是由使用圍繞地球的同步/非同步的通信衛(wèi)星來做一個中間站進行一種遠距離通信的實現(xiàn)方式。它本質(zhì)上是由微波通信以及航天技術(shù)之上發(fā)展新穎的無線通信的技術(shù)，而衛(wèi)星通信技術(shù)自身采用的無線電頻率為微波頻段。從而產(chǎn)生的衛(wèi)星通信技術(shù)，它的主要特點就是傳輸?shù)木嚯x遠，且頻率高。也因為衛(wèi)星通信頻帶寬，且頻率高，變化范圍大的重要優(yōu)點，衛(wèi)星通信技術(shù)在我國的軍事建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展等方面都具有深遠的意義。
我國的現(xiàn)今衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展在擴展新的頻段，加強先可用的頻段的利用率以及現(xiàn)在公用干線的通信網(wǎng)都應(yīng)該一步步轉(zhuǎn)向跟隨寬帶化的發(fā)展趨勢，能夠準確地利用衛(wèi)星通信技術(shù)來建立我國的衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)以及數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。所以對于衛(wèi)星通信網(wǎng)技術(shù)而言應(yīng)該逐漸的走向小型化的、智能化的未來方向。從目前我國的計算機科技的水平來看，假設(shè)把設(shè)備功能全部換由軟件來進行操作實現(xiàn)，那么由于軟件的特點也就是需要按照一條條的指令來運行，就算我們采用多處理器的方式來進行協(xié)助共同運算，也沒有辦法真正保障高頻率情況下的處理能夠及時有效，也使得軟件無線電技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的使用范圍明顯受到限制。基于以上原因，以下設(shè)計想法是為了能夠讓軟件無線電技術(shù)能真正應(yīng)用在衛(wèi)星通信方面。
首先我們所有的設(shè)備都需要經(jīng)過模塊化處理，各個模塊分開保證控制功能，以及各個模塊之間的高速數(shù)據(jù)的交換問題。而信道設(shè)備以及接口設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信道設(shè)備包括調(diào)制解調(diào)器、信道的編譯碼器和置亂器等，在總的CPU的控制之下，信道設(shè)備的具體參數(shù)值可以做到由軟件來進行定義處理。而將無線射頻的設(shè)備、信道設(shè)備和接口設(shè)計在衛(wèi)星通信技術(shù)中也是十分關(guān)鍵的存在。再來考慮到了衛(wèi)星通信技術(shù)有著多址方式，業(yè)務(wù)類型廣以及其頻率高且變化區(qū)域廣等各種優(yōu)點，在信道設(shè)備和接口設(shè)備的設(shè)計選用模塊化的設(shè)計構(gòu)思。各個模塊應(yīng)該能夠各自擁有能定義自身功能的各個軟件接口，而選用的軟件接口更應(yīng)保證標準化以方便各個不同供應(yīng)商的生產(chǎn)。然后在各個模塊的具體設(shè)計上面，也要根據(jù)具體運算量大小，選擇不同的軟件接口功能。再來根據(jù)具體的各類應(yīng)用環(huán)境，更加靈活地修改和使用數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，并且保證以軟件協(xié)同硬件兩相結(jié)合的方式實現(xiàn)。最后就是設(shè)備功能和系統(tǒng)功能的定義要靠網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來最終實現(xiàn)。
伴隨著因特網(wǎng)大面積普及及現(xiàn)在移動網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)絕對會在未來迎來更進一步的發(fā)展機會。現(xiàn)在我國逐漸采用自主研發(fā)的通信衛(wèi)星為主體，來建立完善的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。軟件無線電技術(shù)作為一個可利用在衛(wèi)星通信方面的技術(shù)來說，也一定會伴隨衛(wèi)星通信的腳步，成為加速我國科技發(fā)展的重要技術(shù)。
2結(jié)語
當前的信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其是通信領(lǐng)域正在進行著突飛猛進的發(fā)展，各種技術(shù)體制層出不窮，其大趨勢便是傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)徹底轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)，在此期間，無線通信的發(fā)展也同樣方興未艾，基于軟件的廣電系統(tǒng)也在其中。
1.1基于軟件的廣電系統(tǒng)
軟件無線電的最大特色在于其在底層硬件的支持之下，以軟件編程的模式來完成傳統(tǒng)廣電系統(tǒng)的所有技術(shù)功能，從而一舉改變了傳統(tǒng)的僅僅依賴硬件的方案?；谲浖膹V電系統(tǒng)正是通過此原理來構(gòu)建的數(shù)字化技術(shù)的廣電系統(tǒng)。最重要的核心模塊是“數(shù)字電視（廣播）通用調(diào)制”模塊，其主要功能一方面能夠進行所有類別的廣播電視數(shù)字信號的產(chǎn)生，還包括為原始信號插入各類輔助功能信號，例如同步信號、時鐘信號以及糾錯冗余信號等等。通過靈活的軟件編程，一方面能夠方便地產(chǎn)生所需的各種格式的數(shù)字信號，從而使之能夠和各類底層協(xié)議模塊相互匹配，另一方面也能夠較方便地進行升級換代，和幾乎所有的主流傳輸介質(zhì)相兼容。如果體制中增加了新的編碼模式，則不必更換硬件模塊，只需在軟件方面進行接口和協(xié)議的改動即可完全適應(yīng)新的方式，因此設(shè)備的升級換代變得非常方便，節(jié)約了投資，設(shè)備的研發(fā)周期也大大縮短，新的功能能夠靈活地加入進來。在具體的技術(shù)實現(xiàn)方面，由于當前的光電通信底層網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)擁有很高的傳輸速率與很高的帶寬水平，而當前的各類硬件價格正在不斷下降，升級更新周期也逐漸縮短，因此應(yīng)該將靈活的軟件模塊與固有的硬件模塊進行協(xié)同配合設(shè)置，以實現(xiàn)技術(shù)收益的最大化。結(jié)合當前的信息技術(shù)現(xiàn)狀，假若將整個的系統(tǒng)均交由軟件來設(shè)計與實現(xiàn)，則軟件的執(zhí)行對于CPU等資源的耗費是必須考慮的。因此在全面考慮之下，其可行的方案為：
（1）底層信息傳輸系統(tǒng)以模塊化的方式進行構(gòu)建，由不同的模塊提供針對性的軟件接口，共同構(gòu)建信道系統(tǒng)，主要有調(diào)制解調(diào)模塊、頻率分配模塊、編譯碼模塊等等，這些模塊均接受中央處理單元的控制，軟件的使用主要體現(xiàn)在對信息傳輸系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置方面，例如調(diào)制解調(diào)模式的設(shè)置與選擇、信道編解碼方式的設(shè)置于選擇、信道加密解密模式的確定等等。
（2）具體模塊在實現(xiàn)方面則選擇硬件與軟件配合使用的模式，將各類負載合理地分配在軟件單元與硬件單元之上，為了減少軟件對于資源的消耗，可以在硬件方面做出一些調(diào)整，例如增加一些可編程芯片等。
1.2基于軟件的數(shù)字電視系統(tǒng)
當前，我國比較通行的數(shù)字電視主要存在著DVB-S，DVB-C以及DVB-T等制式，而且由于用戶的原因，數(shù)字電視將在很長的一段時期之內(nèi)同時兼容各類制式。這些情況也直接體現(xiàn)在我國目前的主流數(shù)字電視接收機的廠商中，當前的機頂盒也充分考慮了多種制式的現(xiàn)象，這也能夠推進我國數(shù)字電視的推廣速度，使其覆蓋范圍擴大，使用戶的投入減少。構(gòu)建的數(shù)字電視系統(tǒng)，能夠結(jié)合不一樣的傳輸制式，來為其加載相對應(yīng)的軟件單元，從而實現(xiàn)終端與傳輸?shù)讓訁f(xié)議的匹配，已經(jīng)被證實是一種比較可靠的實現(xiàn)方法和解決方案。目前對這種技術(shù)進行推廣的主要阻力來自于成本問題，由于數(shù)字電視最終歸屬于普通的家電類商品，如果定價偏高則會鮮有人問津。而隨著微電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，不少產(chǎn)品的成本正在逐步降低，因此給予軟件的數(shù)字電視產(chǎn)品最終會通過市場來反哺其研發(fā)，實現(xiàn)良性的循環(huán)。
2結(jié)束語
摘要：感知無線電技術(shù)是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能無線通信技術(shù)，是軟件無線電技術(shù)的擴展，它使軟件無線電從預先定義協(xié)議的盲目執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無線電領(lǐng)域的智能。感知無線電雖具有獨特的優(yōu)點，但技術(shù)并不成熟，本文對感知無線電的無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，無線電知識描述語言等關(guān)鍵問題進行了探討，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作的開展提供一些參考。
一、感知無線電的概念
感知無線電技術(shù)用以實現(xiàn)動態(tài)頻譜共享。通過檢測空中信號占用頻譜，通過探知無線環(huán)境中空閑頻譜資源，選擇可被自己利用頻率進行通信。租借系統(tǒng)通過采用感知無線電技術(shù)，實時跟蹤授權(quán)系統(tǒng)占用頻率狀況，隨時使用、釋放頻段，在保障授權(quán)系統(tǒng)通信前提下，與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。論文百事通采用頻譜檢測方式獲取頻譜信息可使感知無線電技術(shù)能適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況短期變化，高效利用頻譜，并且感知無線電技術(shù)不要求改造現(xiàn)有系統(tǒng)，對無線信道環(huán)境和用戶需求都將具有較好適應(yīng)性。
感知無線電技術(shù)動態(tài)頻譜共享是自適應(yīng)傳輸技術(shù)思想在頻譜分配領(lǐng)域的運用。自適應(yīng)傳輸使無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸適應(yīng)信道傳輸能力的變化，通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率來改善頻譜利用率。而感知無線電使無線通信系統(tǒng)占用的頻譜適應(yīng)無線環(huán)境頻譜使用狀況的變化，通過增加共享同一頻段的系統(tǒng)數(shù)、用戶數(shù)來提高頻譜利用率。不管是自適應(yīng)傳輸技術(shù)還是感知無線電技術(shù)，其思想的核心都是無線通信系統(tǒng)能自動地適應(yīng)外界環(huán)境和自身需求的變化。
感知無線電思想可以推廣到移動通信其它層面。從低層到高層，要求未來移動通信系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)各層參數(shù)與狀態(tài)，如鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)拓撲、業(yè)務(wù)負載、甚至用戶需求，并能適應(yīng)這些變化。從通信端到端，在存在重疊覆蓋多種無線電通信環(huán)境下，要求移動設(shè)備能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間切換，實現(xiàn)包括終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)在內(nèi)的端到端重配置。這也就是所謂的認知網(wǎng)絡(luò)(CognitiveNetwork)。
二、感知無線電關(guān)鍵技術(shù)分析
作為一種新的智能無線通信技術(shù)，感知無線電可以感知到周圍的環(huán)境特征，采用構(gòu)建方法進行學習，通過相關(guān)描述語言與通信網(wǎng)絡(luò)智能交流，實時調(diào)整傳輸參數(shù)，使系統(tǒng)的無線規(guī)則與輸入的無線電激勵的變化相適應(yīng)，以達到隨時隨地通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。無線規(guī)則指一系列適合無線頻譜合理使用的射頻帶寬、空中接口、相關(guān)協(xié)議和空間時間模式的設(shè)置。感知無線電系統(tǒng)的重構(gòu)能力很重要，該功能就是以軟件無線電作為平臺來實現(xiàn)的。重構(gòu)功能是由軟件無線電實現(xiàn)，而感知無線電的其他任務(wù)是通過信號處理和機器學習的過程實現(xiàn)，其感知過程開始于無線電激勵的被動感應(yīng)，以做出反應(yīng)行為而終止，一個基本的感知周期要大致分為3個基本過程，分別是無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計及其容量預測、功率控制和頻譜管理，它們的順序執(zhí)行使感知無線電系統(tǒng)的感知功能得以實現(xiàn)。
2.1感知無線電技術(shù)與動態(tài)頻譜分配
未來移動通信系統(tǒng)滿足用戶需求的關(guān)鍵點是提高頻譜利用率。移動通信的發(fā)展使帶來了越來越嚴重的頻率短缺問題。解決頻率短缺大致有兩類方法，一是擴大可利用的頻率范圍，二是提高頻譜利用率。為增加可用頻率，移動通信系統(tǒng)的頻率已擴展至300GHZ。無線信道的路徑損耗是隨頻率升高而迅速增加的，所以頻率過高并不利于移動通信。因而，更加有效的方法是提高頻譜利用率。
提高頻譜利用率有三類途徑，改進通信設(shè)備的傳輸技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、提高組網(wǎng)能力。目前廣泛采用這兩種途徑，但是這兩種方法能夠獲得的頻潛利用率增益將越來越少。第三種提高頻譜利用率的途徑是改進頻譜分配方式。
目前國際上主要采用固定頻譜分配方式，一個頻段只分配給一個無線接入系統(tǒng)，不管分配的頻段是否被頻率牌照的所有者實際使用，其它無線接入系統(tǒng)不能占用該頻段。為提高頻譜利用率，可以將一些頻段分配給了多個系統(tǒng)，允許它們同時占有同一個頻段，甚至一些頻段可以開放為不需牌照的頻段，允許任意系統(tǒng)占用。盡管固定頻譜分配方式能夠改善系統(tǒng)干擾問題，但由于頻譜的授權(quán)系統(tǒng)并不是在任何地區(qū)的任何時刻都使用頻率，其頻譜利用率很低。而簡單地允許多個系統(tǒng)共享一個頻段，雖然優(yōu)于獨占性的固定頻譜分配方式，但由于它對頻譜共享沒有加以必要的控制，一個系統(tǒng)占用頻率前并不知道該頻率是否正在被其它系統(tǒng)使用，從而導致了兩方面的問題。可見，如果僅僅是簡單地允許多個系統(tǒng)共享頻譜，而不避免系統(tǒng)間干擾，會制約頻譜利用率的提高，并且不能保證通信質(zhì)量。
為解決頻譜短缺與頻譜利用率低下的矛盾，可以考慮采用動態(tài)頻譜分配方式。允許多個系統(tǒng)共享同一頻段，各系統(tǒng)只在需要通信時才能占有頻段，通信結(jié)束就釋放頻段，而且必須控制系統(tǒng)間干擾，后接入的系統(tǒng)不能影響其它已有系統(tǒng)的通信。為與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容，分配頻段上授權(quán)系統(tǒng)有使用頻譜的最高優(yōu)先級，只要不影響授權(quán)系統(tǒng)通信，租借系統(tǒng)與授權(quán)系統(tǒng)動態(tài)共享頻譜。這種動態(tài)的頻譜共享包含時間與空間兩方面。在時間上，當授權(quán)系統(tǒng)不使用所分配的頻率時，租借系統(tǒng)可以占用頻率，但當授權(quán)系統(tǒng)重新占用頻率時，租借系統(tǒng)必須及時地歸還頻率。
2.2信道狀態(tài)估計及其容量預測
信道估計的結(jié)果可用來計算信道容量，用于控制發(fā)送端的信號能量，可使用香農(nóng)法則計算信道容量C，但在感知無線電系統(tǒng)中并不直接在發(fā)送端傳輸C的信息，而是量化C，一定的量化率用于反饋發(fā)送端，量化比率是預先確定的，所以接收機接收的信息量要小于信道容量C。一般來說，無線系統(tǒng)的傳輸率是波動的，當其超出一定界限時，就會引起系統(tǒng)的不正常工作，這個界限決定了最大的傳輸比特率。
2.3功率控制和頻譜管理
2.3.1功率控制
在感知無線電通信系統(tǒng)中功率控制的實現(xiàn)以分布方式進行，以擴大系統(tǒng)工作范圍，提高接收機性能?？刂瓢l(fā)送端功率是感知無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多址接入的感知無線電信道環(huán)境中，主要采用協(xié)作機制方法，包括規(guī)則及協(xié)議和協(xié)作的Adhoc網(wǎng)絡(luò)兩方面內(nèi)容。多用戶的感知無線電系統(tǒng)彼此協(xié)作工作，基于先進的頻譜管理功能，可以提高系統(tǒng)工作性能，支持更多用戶接入。
2.3.2動態(tài)頻譜管理
動態(tài)頻譜管理也稱為動態(tài)頻譜分配，具有實現(xiàn)系統(tǒng)頻譜高效利用的功能。在感知無線電系統(tǒng)中，頻譜管理的算法可這樣描述：基于頻譜空穴和功率控制器的輸出，選擇一種調(diào)制方式以適應(yīng)時變的無線傳輸環(huán)境，使系統(tǒng)工作在可靠傳輸?shù)臓顟B(tài)下。系統(tǒng)工作的可靠性可由信噪比差額(SNRgap)的大小確定。
2.4無線電知識描述語言
傳統(tǒng)的軟件無線電不能與網(wǎng)絡(luò)進行智能交流，因為沒有基于模式推理計劃能力和沒有相關(guān)描述語言。在以軟件無線電為發(fā)展平臺的感知無線電研究中，研究表示無線系統(tǒng)知識、計劃和所需語言是關(guān)鍵技術(shù)，無線電知識描述語言(RKRL)應(yīng)運而生，它表示了無線規(guī)則、系統(tǒng)配置、軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)傳送、用戶需求、應(yīng)用環(huán)境等知識。
參考文獻：
[1]何麗華，謝顯中，董雪濤，周通.感知無線電中的頻譜檢測技術(shù)[J].通信技術(shù)，2007，(05)
[2]王軍，李少謙.認知無線電：原理、技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].中興通訊技術(shù)，2007，(03)
[3]譚學治，姜靖，孫洪劍.認知無線電的頻譜感知技術(shù)研究[J].信息安全與通信保密，2007，(03).
[4]劉元，彭端，陳楚.認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2007，(07)
