从软件无线电到认知无线电的无线通信发展现状

摘要：频谱资源在无线通信中已经得到有效利用，其为无线通信带来进步的同时制约着无线通信的新发展。近几年，认知无线电的不断进步不断拓宽了软件无线电的应用和功能，已经成为频谱资源匮乏的有效解决办法。本文主要针对认知无线电在无线通信中的重要作用展开讨论，通过对认知无线电技术进行概述，分析当前无线电技术发展现状，同时提出当前认知无线电发展面临的关键技术挑战，旨为我国无线通信的发展提供参考意见。

关键词：软件无线电认知无线电无线通信

中图分类号：tn925 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00

随着社会的发展，无线电频谱已经成为无线通信领域极为重要的资源。伴随社会无线通信业务的极速增长，当前无线电频谱资源已经接近匮乏。频谱资源的高效利用作为无线通信技术当前亟需解决的问题，同时其也成为制约无线通信发展的阻碍。基于无线通信技术的需求和科技的进步，认知无线电技术由此产生，其能够对周遭电磁环境进行感知，同时通过无线电描述语言与通信网络进行交流。认知无线电通过参数的调整，将环境与无线电参数进行匹配，以确保通信系统的可靠性及频谱资源的高效利用。

1 认知无线电的概述

1.1概念

mitola认为认知无线电是为保障个人无线数字助理及网络侦测用户需求且为这些需求提供适合的无线电资源，认知无线电是软件无线电的一种，同时综合应用软件、应用界面及认知等性能[1]。

fcc将认知无线电定义为通过运行环境的改变来控制发射机参数的一种无线电[2]。

john notor认为软件无线电不是实现认知无线电的必须条件，同时认知无线电不是软件无线电的发展，两者间属于重叠关系[3]。

1.2特点

（1）认知能力。认知无线电能够由工作环境感知到周遭信息，由此来标识频谱资源的使用状况，由此来重新选择频谱资源的适应工作参数。根据瑞典皇家学院使用的认知循环得知，认知无线电的任务主要包含三个方面：频谱感知、频谱分析及频谱判定。其中频谱感知主要用来检测可使用频段及频谱空穴现象；频谱分析主要用来分析估计频谱获取的频谱空穴特点；频谱判定主要根据频谱空穴的特征及用户的需要进行传输数据的选择。

（2）重构能力。认知无线电能够通过当前动态编程的改变从而使用不同无线传输技术来接收输出数据，基于对频谱授权用户进行干扰的基础，使用授权系统中的闲置频谱为用户提供极为可靠的服务，以上便是认知无线电重构内容的工作核心。当频谱被指定用户使用的时候，认知无线电能够通过两种应对方式进行解决：一是切换到其他空闲频段进行通信；二是继续使用此频段，但要通过改变该频段的发射速度及调制方案来避免对用户造成通信干扰。

（3）两种无线电之间的关系。软件无线电系统内部的a/d及d/a完全变更至中频，通过对系统进行采样，由中频进行数字化处理；认知无线电技术基于软件无线电采用通信协议技术，同时增加人工智能的支持，对其自身环境感知极为敏感，并能根据环境合理调整通信功率、频率及其他参数[4]。软件无线电系统具有较高的灵活性，但较于认知无线电缺乏一定智能。认知无线电能够自适应频谱环境，而软件无线电能够自适应网络环境。

2 认知无线电研究现状

2.1 darpa

美国国防研究计划局已经对频谱资源的有效利用展开研究，关于xg计划的研究目标有以下两点：第一，研究灵活的频谱分配技术，检测频谱环境，开发频谱使用机会；第二，在软件支持的基础上研究灵活的政策机制，主要体现在定义抽象行为、操作模式对应策略；同时策略约束通过下载软件完成。

2.2 e2r

e2r是欧洲委员会的综合项目，该系统可以为多种空中接口、协议及应用提供相关的平台和所需环境，同时通过认知算法的升级和重新配置实现资源的高效利用。重新配置能够灵活的改变软件设置，以此来提高网络及设备性能。e2r系统需要实现系统功能来完成，主要包括：服务协议、安全、干扰、下载、设备重新设置、服务适应与供应、系统检测、频谱转移及动态资源管理等。当前e2r项目进程处于第二阶段进行中，其在2006年开始启动至今。

除此之外，为了保障无线网络具备更优的认知无线电技术，提高频谱的利用效率，ieee 同时制定出两种不同的网络协议，即802.11h与802.22。其中ieee802.11h能够有效为无线局域网开放5ghz的频谱，降低无线网络的频谱干扰，实现频谱资源的共享。ieee802.22通过运用认知无线电技术将电视广播的vhf频带频率作为宽带访问线路进行利用，由此来支持未经许可的无线设备占用未经使用的tv频带。 3 认知无线电发展前景与技术

3.1终极无线电

国内有研究学者研究出盲源分离的无线通信技术，其能够脱离感知频谱空穴，直接在随意信道上进行通信，其能够有效屏蔽信道中的各种信息干扰，准确分辨出所需信息，该种无线电被称为终极无线电。终极无线电主要通过盲源分离来实现频谱资源的高效利用，但盲源分离的基础是信号远离噪声的理想情况，实际生活中无法实现，由此终极无线电的研究仍在继续，面临诸多挑战。

3.2关键技术

（1）频谱检测。频谱检测技术主要包括单点频谱检测，其主要通过检测单个无线电节点来确定无线环境的频率占用状况；多点协同频谱检测：将多个节点的频谱检测结果统一，提高检测正确性。

（2）频谱资源分配。解决频谱资源分配紧张的方法有两条，第一，通过提高频谱资源的利用率和充分利用授权用户的频谱资源；第二，提高通信系统的运行效率，将已获得的频谱资源进行优化分配，提高利用率。正交频分复用技术属于当前有效实现频谱资源控制的主要传输方式，其能够通过频率的合理组合来实现频谱资源的高效利用，合理控制频谱、时间及功率等资源的利用。

（3）动态频谱管理。动态频谱管理同时被称作动态频谱分配，其主要通过发射端来执行。频谱管理主要通过自适应策略来高效利用通信频谱，同时能够较大程度提高无线通信的灵活性和信道使用能量，从而实现主用户和次用户间避免冲突和公平共存频谱的目的。动态频谱管理可以通过对频谱的辨认来了解频谱可用时间从而实现频谱的合理分配，频谱分配主要根据频谱节点数将频谱分配给一个或多个节点。动态频谱管理应当对节点的接受能力进行评估，同时对源节点到目标节点进行合理调整。

（4）位置感知。地理环境的差异会对无线电信号产生影响，例如，室内与室外、城市与农村、山区与平原等相比较，后者的无线电信号较前者更强一些。认知无线电技术中的定位系统和地理信息系统的结合，能够有效帮助其识别自身位置，由此根据所处环境选取适当发送频率及调制方式等。

（5）链路保持。通常授权用户进行再次通信时，认知无线电技术需要在极短的时间内将正在进行得频率空出，同时还需保障通信的连续性，以上便是认知无线电技术中的链路保持技术。诸多研究学者认为，编码技术可以用来实现链路保持技术，主要方式通过增加链路冗余达到数据冗余。但冗余数与链路可靠性并不成正比[7]。

（6）物理安全。认知无线电系统使机会方式与用户频段相结合，容易干扰到主用户，因此频谱感知必须具备极强的弱信号检测功能，主要用以检测主用户的信号，方便其切换频道。与此同时，认知无线电系统较易受到干扰与攻击，即为“模仿主用户攻击”的问题。跳频通信系统具备极强的抗干扰能力，能够有效解决无线通信的干扰问题，同时能够容许系统出现

较高的扩频频段，能够与认知无线电技术进行完美融合。由此看来，在认知无线电技术中引用跳频通信技术能够为无线电系统提供物理安全保障。

3.3重点研究内容

（1）理论与应用。主要为大规模的应用提供坚实的基础，其中相对重要的内容包括：认知无线电的理论基础与相关网络技术，例如，频谱资源的合理管理、跨层次的优化等[8]。

（2）系统开发。当前，多个试验验证系统正在进行开发，一旦开发成功，会对认知无线电的基本理论及关键技术提供验证所需的测试床，能够促进认知无线电技术的使用范围。

（3）系统结合。当前认知无线电技术不应当对授权用户做出改变，授权用户与认知无线电用户一同进行工作时，势必会提高无线通信效率。当前，诸多研究已经在分析认知无线电与现有无线通信相结合的方式，有了一定成果。认知无线电与智能天线和软件无线电等相互结合的应用方式具有良好的发展前景。

（4）隐藏终端。有工程师认为，认知无线电技术能够识别其周遭的发射机，但对接收机无法识别，由此便会出现隐藏终端的问题，加之电信自由化问题，造成认知无线电技术仅能对其了解信号产生反应。认知无线电无法识别其他频段，造成一个完整的无线电感知系统无法识别频段的使用方式。

（5）频谱法律管理。当前情势下，诸多频段已经成为人类开展业务的一种手段，特定情况下，人类为获取频段的优先使用权会投入巨大资金，但是新的服务可能会干扰到基础设施，由此造成当前业务模式出现问题。

（6）频谱与路由联合选择技术。认知无线电技术能够根据周围环境的变化来实现通信频率的正确选择，通常情况下，通信频率的改变的前提是适当调整上层协议，例如，路由协议等方面。认知无线电技术根据频谱改变来正确选择频谱感知路由协议的过程需要技术人员深入研究。除此之外，认知无线电技术中的认知引擎、认知算法及通用平台等几方面内容同样值得深入探讨[9]。

4 结语

认知无线电是一种基于软件无线电的智能无线电，其能够完美展现新型的频谱管理模式，同时将自身与外界环境进行融合，以此来解决通信需求与频谱资源间的供需矛盾。认知无线电带给无线通信发展空间的同时促进了无线电的发展，其属于多种高科技技术的综合，在军事及民用领域的应用前景极为广阔。认知无线电技术在应用过程中会面临诸多难题，需要诸多技术性的突破，将其纳入实际进行应用还需要时间，该领域的诸多问题已经成为无线通信研究的重点。

参考文献

[1]杨洪宾.基于软件无线电技术的数字集群系统研究[j].科技资讯，2015，05（10）：18-20.

[2]张玲.认知无线电网络中的动态信道分配技术探析[j].网络安全技术与应用，2015，04（06）：52-54.

[3]郑志超.软件无线电技术的发展及应用[j].电子技术与软件工程，2015，09（12）：35-38.

[4]李玲.论基于软件无线电的通信系统[j].电子世界，2013，02（11）：65-66.

[5]王建秋.软件无线电现状发展及其在专网中的应用[j].信息通信，2013，04（20）：253-254.

[6]郑涛，王丹志，施?z，等.基于fpga的软件无线电接收平台设计[j].软件，2013，04（06）：26-28.

[7]赵小璞，石贱弟.一种软件无线电与认知引擎的接口实现方法[j].电子设计工程，2013，13（05）：127-130.

[8]李瑞正，周威.浅析软件无线电发展现状及关键技术[j].数字技术与应用，2013，07（09）：207-208.

[9]姚继明，梁云，李炳林，等.认知无线电在智能电网中的研究进展及发展趋势[j].计算机科学，2013，12（15）：50-52.

收稿日期：2015-08-05

作者简介：谢春童（1967―），男，汉族，山东济南人，91469部队，高级工程师，本科研究方向：通信工程，海光缆通信。

无线通信技术应用及发展

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/536526605.html, 无线通信技术应用及发展 作者：郭永刚路彬 来源：《电子技术与软件工程》2018年第19期 摘要 无线通信技术作为推动我国经济不断向前发展的重要力量，不仅促使我国生产力水平不断得到提升，而且还有效改善了人民的日常生活质量，并在电力系统之中得到了广泛的应用与发展，特别是在电力通信方面起着关键的作用，为我国电网建设提供了全面的技术保障。安全有效的电力系统可以在各个方面合理地分配电能，遇到电力系统事故可以予以及时的解决。电力通信系统作为电力系统的重要组成成分，能够促使电网调度工作达到自动化以及现代化的目的，并且从根本上保证电网的安全性以及经济性。 【关键词】无线通信技术应用发展 随着我国经济发展水平的不断提升，科学技术的不断进步，促使现代通信技术变得更加科学化以及数字化。由于当前信息知识更新速度较快，而且经济发展速度呈现高度上升趋势，使得人们在信息获取方面提出了更高的要求。为有效解决无线通信技术在使用过程中出现的问题与矛盾，必须要全面秉持创新理念，综合运用与之相关的技术手段来予以解决，从而在最大程度上满足人们在信息获取方面所提出的各项需求，并为其不断提供多方面的信息资源，为科学规划工作的顺利开展奠定良好基础，推动无线通信技术蓬勃发展。 1 无线通信技术的发展 1.1 无线通信技术的联合化与集成化 全面结合我国当前资金状况、技术水平以及市场需求等相关方面的内容，将会采用融合方式来对目前的无线网络开展异构网络的联合工作，从而促使通信网络的形成，并成为无线通信技术发展内容之一。现阶段，我国网络融合形式包括：接入网、核心网融合以及业务融合等，对于选择不同的网络来实现接入工作时，需要先对其开展协同工作，从而促使无线网络的使用者达到无线漫游的目的。在构建未来通信终端时，需要为其添加配置能力，并不断提升该项能力，便于计算机与通信技术进行全面的融合，而且在该种技术下通信终端便不会接收到用户的干预内容，同时还可以为用户提供丰富多样的网络接入方式，便于其随时展开网络监控工作，及时更新升级与之相关的软件。除此之外，由于时代不断进步，人们需求水平不断提升，因此未来无线通信技术的构建要全面符合时代发展特征以及全方位满足用户提出的各项需求，而且无线通信技术要保证能够实现多种功能集成的目的，例如语音、数据以及图像业务的综合、无线传输模块的综合等。 1.2 无线网络通信技术的有效融合

软件无线电发展现状

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优势，引发了全球对软件无线电技术的关注和研发热潮。除美国在 90年代初开始实施易通话计 划并成功地研制出多功能多频段电台外，欧洲、日本、中国等全球其它地区也纷纷开展了各自 的软件无线电技术项目。 欧洲委员会已将软件无线电技术列为重要的研发项目，大量与软件无线电技术相关的研究 项目正在其 ACTS计划中进行。受潜在的商业利益所驱动，其研究重点集中在第三代标准上， 这包括 FIRST（灵活的综合无线电系统和技术）、FRAMES（未来无线电宽频段多址系统）和 SORT等项目。前两个项目利用软件无线电台样机研究开发下一代无线接口。其中 FIRST项目 主要是评估实现软件重构空中接口的问题。目前最公开的工作集中在 RF结构最佳划分方法及 数字处理的实现上。 SORT主要是开展有关第三代系统（ UMTS）在地面和卫星接入方面的硬件 重构问题的研究，演示灵活而有效的软件可编程电台，实施该项目的目标是：

收音机的百年辉煌发展史

收音机的百年辉煌发展史 收音机是凝聚着太多的东西，她是一部辉煌的科技史，是一部繁复的社会史，也是一部精美的艺术史...... 收音机的出现 在1844年，电报机被发明出来，可以在远地互相通讯，但是 还是必须依赖导线来连接。而收音机讯号的收、发，却是「无线电 通讯」；整个无线电通讯发明的历史，是多位科学家先后研究发明 的结果。 1888年德国科学家赫兹(Heinrich Hertz)，发现了无线电波 的存在。1895年俄罗斯物理学家波波夫(Alexander Stepanovitc h Popov)，宣称在相距600码的两地，成功地收发无线电讯号。 同年稍后，一个富裕的意大利地主的儿子年仅21岁的马可尼( Guglielmo Marco ni)在他父亲的庄园土地内，以无线电波成功地进行了第一次发射。 1897年波波夫以他制做的无线通讯设备，在海军巡洋舰上与陆地上的站台进行通讯成功。 1901年马可尼发射无线电波横越大西洋。 1906年加拿大发明家费森登(Reginald Fessenden)首度发射出声音，无线电广播就此开始。 同年，美国人德．福雷斯特(Lee de Forest)发明真空电子管，是真空管收音机的始祖。

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无线通信的发展历程

无线通信系统的发展历程与趋势 现代无线通信系统中最重要的两项基础是多址接入（Multiple Access）和双工（Multiplexing）。从1G到4G的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进。 多址接入技术为不同的用户同时接入无线通信网提供了可能性。给出了三种最典型的多址接入技术：FDMA、TDMA和CDMA的比较。 双工技术为用户同时接收和发送数据提供了可能性。两种最典型的双工技术：FDD模式和TDD模式。 中国无线通信科技发展史和未来走向范文 当今，全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通信保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象；二是宽带无线通信技术热点不断，研究和应用十分活跃。 1 无线通信技术的发展历程 随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。无线通信也从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段：第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短

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FIRST项目 主要是评估实现软件重构空中接口的问题。目前最公开的工作集中在 RF结构最佳划分方法及 数字处理的实现上。 SORT主要是开展有关第三代系统（ UMTS）在地面和卫星接入方面的硬件 重构问题的研究，演示灵活而有效的软件可编程电台，实施该项目的目标是：

无线电导航的发展历程

1．无线电导航的发展历程 无线电导航是20世纪一项重大的发明 电磁波第一个应用的领域是通信，而第二个应用领域就是导航。早在1912年就开始研制世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，称无线电罗盘(Radiocompass)，工作频率0.1一1.75兆赫兹。1929年，根据等信号指示航道工作原理，研制了四航道信标，工作频率为0.2一0.4兆赫兹，已停止发展。1939年便开始研制仪表着陆系统(ILS),1940年则研制脉冲双曲线型的世界第一个无线电定位系统奇异(Gee)，工作频率为28一85兆赫兹。1943年，脉冲双曲线型中程无线电导航系统罗兰A(Loran-A)投入研制，1944年又进行近程高精度台卡(Dessa)无线电导航系统的研制。 1945年至1960年研制了数十种之多，典型的系统如近程的伏尔(VOR)、测向器( D ME)、塔康(Tacan)、雷迪斯特、哈菲克斯(Hi-Fix)等;中程的罗兰B(Loran-B)、低频罗兰(LF-Loran)、康索尔(Consol)等;远程的那伐格罗布((Navaglohe)、法康(Facan)、台克垂亚(Dectra)、那伐霍(Navarho),罗兰C(Loran-C)和无线电网(Radionrsh)等;超远程的台尔拉克(Delrac)和奥米加(Omega)与。奥米加;空中交通管制的雷康(Rapcon)、伏尔斯康(VOLSCAN)、塔康数据传递系统(Tacandata-link)和萨特柯((Satco)等，另外还有多卜勒导航雷达(Doppler navigation tadar)，这期间主要保留下来的系统如表1 表1主要地基无线电导航系统运行年代表 1．1 无线电导航发展的重大突破 1960年以后，义发展了不少新的地基无线电导航系统。如近程高精度的道朗((TORAN)、赛里迪斯(SYLEDIS)、阿戈(ARGO)、马西兰(MAXIRAN)、微波测距仪（TRISPONDER)以及MRB-201,NA V-CON,RALOG-20,RADIST等等;中程的有罗兰D (Loran-D)和脉冲八(Pulse8)等;远程的恰卡(Chayka);超远程的奥米加((Omega与 );突破在星基的全球导航系统，还有新的飞机着陆系统。同时还开始发展组合导航与综合导航系统，以及地形辅助导航系统等。表2列出几种常用的系统及主要性能与用量。 表2几种常用的地基系统性能与用量 *D为飞行距离。

MIMO无线技术的研究现状与发展趋势

MIMO无线技术的研究现状与发展趋势 2009-07-28 17:19:47 https://www.sodocs.net/doc/536526605.html, 来源：互联网 摘要MIMO无线技术是通信领域的一项重要技术突破，堪称新一代无线通信系统中的关键技术之一。文章详细探讨了MIM0无线通信技术的原理，并与智能天线技术进行对比，分析了国内外研究现状与发展趋势，包 ... 摘要 MIMO无线技术是通信领域的一项重要技术突破，堪称新一代无线通信系统中的关键技术之一。文章详细探讨了MIM0无线通信技术的原理，并与智能天线技术进行对比，分析了国内外研究现状与发展趋势，包括MIMO的算法开发、信道建模、天线设计、测试平台构建、芯片开发与技术标准化进展等，为深入认识与研究MIM0通信技术奠定了基础。 1、引言 随着无线互联网多媒体通信的快速发展，无线通信系统的容量与可靠性亟待提升，常规单天线收发通信系统面临严峻挑战。采用常规发射分集、接收分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性需求问题。可幸的是，结合空时处理的多天线技术——多入多出（MIMO）通信技术，提供了解决该问题的新途径。它在无线链路两端均采用多天线，分别同时接收与发射，能够充分开发空间资源，在无需增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提升通信系统的容量与可靠性。然而，与常规单天线收发通信系统相比，MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。 2、MIMO无线通信技术 2.1传统单天线系统向多天线系统演进 传统无线通信系统采用一副发射天线和一副接收天线，称作单入单出（SISO）系统。SISO系统在信道容量上具有一个不可突破的瓶颈——Shannon容量限制。针对移动通信中的多径衰落与提高链路的稳定性，人们提出了天线分集技术。而将天线分集与时间分集联合应用，还能获得空间维与时间维的分集效益。因此，从传统单天线系统向多天线系统演进是无线通信发展的必然趋势。 2.2智能天线向多天线系统演进

浅谈无线通信技术的发展趋势

浅谈无线通信技术的发展趋势 【摘要】随着科技的进步，通信技术也在不断的发展，无线通信技术也可以实现更加快速的信息传递，为社会的现代化发展提供更加有力的保障，本文以现代无线通信技术的发展为基本研究对象，对无线通信技术的现状进行分析，并研究了未来的无线通信发展。 【关键词】无线通信技术现状发展前景 现代通信技术正朝着高效和绿色的方向不断发展，非传统的通信技术相比也有很大的进步，随着科学技术的不断改变，人们不断提升着无线通信技术的更新和速度，我国无线通信技术也日益完善和成熟，实现了更加高速的通信事业的发展。 一、无线通信的发展特点 无线通信技术具有两个基本的特点，首先，我国移动通信的使用量不断的增加，人们对无线网络的需求也越来越高，通信技术正在不断的更新和发展，无线通信技术也在不断的提高。近年来，更加科学的无线通信技术不断的投入使用，使我国的无线通信技术不断的向前发展，其次，无线通信不受空间和时间的约束，为无线通信事业的发展提供了更好的条件。无线通信技术另一个特点就是移动通信的公众使

用数量正在急剧上升，同时移动通信无线网络的速度和普及率都在不断的增加，为人们提供了更多的便利，也给运营商带来更多的财富。 二、无线通信技术的发展状况 无线通信技术是当前通信事业发展的，核心，无线通信技术正在不断的进步，在这个过程中，无线通信技术的发展呈现以下特点： 2.1宽带固定无线接入技术快速发展 宽带固定无线接入技术具有其优点，因为他网络速度快，且具有一定的灵活性，因此被人们广泛的使用和推广，也为无线接入技术的发展奠定了基本的基础，但宽带固定无线接入技术也存在一定的缺点，比如其技术到目前为止还不太成熟，也容易受到天气的影响而导致网络不佳的情况。为了更加突出地反映宽带固定无线技术的优点，在使用的过程中应注意扬长避短。 2.2蓝牙技术的不断发展 蓝牙技术的使用主要解决了无线通信技术短距离内的通信问题，另一方面蓝牙技术的使用也可以实现数据信息的短距离传送，通过蓝牙设备进行连接，这是无线通信技术未来发展的重要方向。 2.3 Wimax技术的发展 Wimax技术能够提高无线覆盖率，因此是目前无线通信

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 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

认知无线电技术

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

软件无线电的历史和发展趋势

软件无线电的历史和发展趋势 姓名 （单位xxxx） 摘要：自20世纪90年代初以来，移动通信领域一场新的技术革命悄然兴起，这就是以软件无线电为特征的新一代通信系统研究与开发。软件无线电（SWR）技术是第三代移动通信系统和军用电台的发展趋势。文章主要介绍了软件无线电的概念、软件无线电的研究历史、软件无线电的应用和软件无线电在国际和国内的发展趋势。 关键词：软件无线电(SDR)，无线通信，移动通信 一、引言 软件无线电（SDR）这一概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，使其在无线通信中获得了广泛应用。随着研究的深入，软件无线电的民用潜力日益受到重视，民用研究已经成为软件无线电研究的主战场，尤其是在移动通信方面更具有广阔的发展空间，被比喻为第三代、第四代全球通信的基石。东芝、诺基亚、摩托罗拉等各大通信公司总裁都宣布要从数字无线电向软件无线电转变，并正在为此不懈努力。无论是GSM还是CDMA技术，解决不同公司、不同标准之间互通的最佳办法就是采用软件无线电解决方案。 二、软件无线电简介 软件无线电的产生原因与海湾战争有关，当时以美国为首的多国部队中使用了多种不同制式的通讯设备，因而造成了互相通讯的困难。在1992年5月在美国通信系统会议上，JesephMitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（SoftwareRadio，SDR）的概念。1995年IEEE通信杂志（CommunicationMagazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。1996年3月发起“模块化多功能信息变换系统”（MMITS）论坛，1999年6月改名为“软件定义的无线电”（SDR）

软件无线电系统综述

软件无线电系统综述 [摘要] 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能。本文介绍了其系统的软硬件组成和发展情况。 [关键词]软件无线电GNU Radio USRP 一、引言 由于无线电系统,特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,投入的成本越来越大,硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。软件无线电将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 二、软件无线电系统简介 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(A/D和D/A变换)尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件更新改变硬件配置结构,实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构,以利于硬件模块的不断升级和扩展。 上图表示一个典型的软件无线电处理流程图。为了理解无线电的软件模块,首先需要理解和其关联的硬件。在这个图中的接收路径上,能够看到一个天线,一个RF前端,一个模拟数字转换器ADC和一堆代码。ADC是一个连接连续模拟的自然世界和离散的数字世界的桥梁。 三、软件无线电软件平台GNU Radio GNU Radio是一种运行于普通PC上的开放的软件无线电平台,其软件代码设计完全公开。基于该平台,用户能够以软件编程的方式灵活地构建各种无线应用。 GNU Radio是一个对学习,构建和部署软件定义无线电系统的免费软件工具包。GNU Radio是一个无线电信号处理方案。它的目的是给普通的软件编制者提供探索电磁波的机会,并激发他们聪明的利用射频电波的能力。 它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构

认知无线电原理技术与发展趋势

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。”

从软件无线电到认知无线电的无线通信发展现状

摘要：频谱资源在无线通信中已经得到有效利用，其为无线通信带来进步的同时制约着无线通信的新发展。近几年，认知无线电的不断进步不断拓宽了软件无线电的应用和功能，已经成为频谱资源匮乏的有效解决办法。本文主要针对认知无线电在无线通信中的重要作用展开讨论，通过对认知无线电技术进行概述，分析当前无线电技术发展现状，同时提出当前认知无线电发展面临的关键技术挑战，旨为我国无线通信的发展提供参考意见。 关键词：软件无线电认知无线电无线通信 中图分类号：tn925 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00 随着社会的发展，无线电频谱已经成为无线通信领域极为重要的资源。伴随社会无线通信业务的极速增长，当前无线电频谱资源已经接近匮乏。频谱资源的高效利用作为无线通信技术当前亟需解决的问题，同时其也成为制约无线通信发展的阻碍。基于无线通信技术的需求和科技的进步，认知无线电技术由此产生，其能够对周遭电磁环境进行感知，同时通过无线电描述语言与通信网络进行交流。认知无线电通过参数的调整，将环境与无线电参数进行匹配，以确保通信系统的可靠性及频谱资源的高效利用。 1 认知无线电的概述 1.1概念 mitola认为认知无线电是为保障个人无线数字助理及网络侦测用户需求且为这些需求提供适合的无线电资源，认知无线电是软件无线电的一种，同时综合应用软件、应用界面及认知等性能[1]。 fcc将认知无线电定义为通过运行环境的改变来控制发射机参数的一种无线电[2]。 john notor认为软件无线电不是实现认知无线电的必须条件，同时认知无线电不是软件无线电的发展，两者间属于重叠关系[3]。 1.2特点 （1）认知能力。认知无线电能够由工作环境感知到周遭信息，由此来标识频谱资源的使用状况，由此来重新选择频谱资源的适应工作参数。根据瑞典皇家学院使用的认知循环得知，认知无线电的任务主要包含三个方面：频谱感知、频谱分析及频谱判定。其中频谱感知主要用来检测可使用频段及频谱空穴现象；频谱分析主要用来分析估计频谱获取的频谱空穴特点；频谱判定主要根据频谱空穴的特征及用户的需要进行传输数据的选择。 （2）重构能力。认知无线电能够通过当前动态编程的改变从而使用不同无线传输技术来接收输出数据，基于对频谱授权用户进行干扰的基础，使用授权系统中的闲置频谱为用户提供极为可靠的服务，以上便是认知无线电重构内容的工作核心。当频谱被指定用户使用的时候，认知无线电能够通过两种应对方式进行解决：一是切换到其他空闲频段进行通信；二是继续使用此频段，但要通过改变该频段的发射速度及调制方案来避免对用户造成通信干扰。 （3）两种无线电之间的关系。软件无线电系统内部的a/d及d/a完全变更至中频，通过对系统进行采样，由中频进行数字化处理；认知无线电技术基于软件无线电采用通信协议技术，同时增加人工智能的支持，对其自身环境感知极为敏感，并能根据环境合理调整通信功率、频率及其他参数[4]。软件无线电系统具有较高的灵活性，但较于认知无线电缺乏一定智能。认知无线电能够自适应频谱环境，而软件无线电能够自适应网络环境。 2 认知无线电研究现状 2.1 darpa 美国国防研究计划局已经对频谱资源的有效利用展开研究，关于xg计划的研究目标有以下两点：第一，研究灵活的频谱分配技术，检测频谱环境，开发频谱使用机会；第二，在软件支持的基础上研究灵活的政策机制，主要体现在定义抽象行为、操作模式对应策略；同时策略约束通过下载软件完成。

软件无线电(software radio)

概要 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路，尤其是减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级和扩展。 软件无线电（software radio）在一个开放的公共硬件平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。简称SWR。理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电，并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括可编程射频（RF）波段、信道接入方式和信道调制。 一般说来，SWR就是宽带模数及数模变换器（A/D及D/A）、大量专用/通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Proicesser，DSP）构成尽可能靠近射频天线的一个硬件平台。在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块并将功能模块按需要组合成无线电系统。例如：利用宽带模数变换器（Analog Digital Converter，ADC），通过可编程数字滤波器对信道进行分离；利用数字信号处理技术在数字信号处理器（DSP）上通过软件编程实现频段（如短波、超短波等）的选择，完成信息的抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，实现不同的信道调制方式及选择（如调幅、调频、单边带、跳频和扩频等），实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。 在目前的条件下可实现的软件无线电，称做软件定义的无线电（Software Defin ed Radio，SDR）。SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。 发展历史无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。 20世纪70～80年代，无线电由模拟向数字全面发展，从无编程向可编程发展，由少可编程向中等可编程发展，出现了可编程数字无线电（PDR）。由于无线电系统，特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高，投入的成本越来越大，硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求，特别是军事通信对宽带技术的需求，提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 1992年5月在美国通信系统会议上，Jeseph Mitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（Software Radio，SWR）的概念。1995年IEEE通信杂志（Comm unication Magazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。