认知无线电频谱分配技术及其应用分析.doc文档35页全文在线看

年月，指出非授权设备应具备能够识别未占用频段的此些频谱管制部 门如和英国通信办公室，等给予了积极 的支持。

的现状 技术对现存的无线频谱固定分配制度提出了挑战。

频谱资源短缺的主要原因之。

而在低于的频谱的分配 和使用过程中发生过激烈的竞争，于此同时在高于的频谱利用情况上却表 现出明显不同，然而我们从时域和空域的两种角度看，还是有很多未被充分利用 的空白频段。

实际上，现在大多数频域中频谱资源利用率仍然很低，据美国权威 机构测定，已经分配的频谱资源中有以上没有得到充分的利用，这个数据显 然和当前广泛关注的频谱资源短缺相互矛盾，因此，我们需要有种可以解决的 方法使它可以动态管理频谱，而认知无线电就是被认为是种现阶段解决方案。

工作组主要致力于开展平台的分析和多模式调整 功能的研究。

此外，于年月提出项新的建议，将单独设为 个课题进行研究，说明也已经充分认识到技术在未来通信发展中的重 要意义。

频谱分配的现状 目前随着无线通信业务需求的快速增长，可用频谱资源变得越来越稀缺。

人 们通过采用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 提高频谱效率的同时，却发现全球授权频段，尤其是信号传播特性比较好的低频 段的频谱利用率极低。

组也在进行与下代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。

目前软件无线电论坛的缺相互矛盾，因此，我们需要有种可以解决的 方法使它可以动态管理频谱，而认知无线电就是被认为是种现阶段解决方案。

实际上，现在大多数频域中频谱资源利用率仍然很低，据美国权威 机构同时在高于的频谱利用情况上却表 现出明显不同，然而我们从时域和空域的两种角度看，还是有很多未被充分利用 的空白频段。

频谱资源短缺的主要原因之。

现代无线通信系统 中使用频谱资源的分配是由无线电管理机构确定的，目前采用的是基于静态固定 定频带分配是当前部分内容简介的无线电用户的使用， 使得频谱资源越来越紧张，而现阶段使用到的频谱部分内容简介的无线电用户的使用， 使得频谱资源越来越紧张，而现阶段使用到的频谱只占所有可用频谱的到 ，因此，使用下代无线服务所需的可用频谱并不短缺。

现代无线通信系统 中使用频谱资源的分配是由无线电管理机构确定的，目前采用的是基于静态固定 定频带分配是当前频谱资源短缺的主要原因之。

而在低于的频谱的分配 和使用过程中发生过激烈的竞争，于此同时在高于的频谱利用情况上却表 现出明显不同，然而我们从时域和空域的两种角度看，还是有很多未被充分利用 的空白频段。

实际上，现在大多数频域中频谱资源利用率仍然很低，据美国权威 机构测定，已经分配的频谱资源中有以上没有得到充分的利用，这个数据显 然和当前广泛关注的频谱资源短缺相互矛盾，因此，我们需要有种可以解决的 方法使它可以动态管理频谱，而认知无线电就是被认为是种现阶段解决方案。

的现状 技术对现存的无线频谱固定分配制度提出了挑战。

对此些频谱管制部 门如和英国通信办公室，等给予了积极 的支持。

年月，指出非授权设备应具备能够识别未占用频段的能力 年月，提出新的量化和管理干扰的指标值干扰温度的概念，以 扩展移动动和卫星频段的非授权操作同年月成立了工作组，明确 表示支持并修正了美国的电波法年月，又建议非授权无线 电可在广播频段内操作。

与此同时，也将引入其近期的频谱框架 概述报告书中。

在频谱政策管制部门的带动下，些标准化组织接纳了并先后制定了 系列标准以推动该技术的发展。

工作组对基于的无线区域网络 ，的空中接口标准正在制定中，目标 是将分配给电视广播的频带的空闲频道有效利用作为宽带访问线路 第任务小组通过增强链路路层的感知和协调能力包括基站间协议 来实现基于的非授权系统及其与授权系统之间的共存和互通 第和任务小组分别通过增强动态信道选择和发送功率控制机制 以及增强射频谱资源测量机制等来实现与其它免授权系统的共存标 准组也在进行与下代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。

目前软件无线电论坛的工作组主要致力于开展平台的分析和多模式调整 功能的研究。

此外，于年月提出项新的建议，将单独设为 个课题进行研究，说明也已经充分认识到技术在未来通信发展中的重 要意义。

频谱分配的现状 目前随着无线通信业务需求的快速增长，可用频谱资源变得越来越稀缺。

人 们通过采用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 提高频谱效率的同时，却发现全球授权频段，尤其是信号传播特性比较好的低频 段的频谱利用率极低。

以美国为例，美国联邦委员会， 的大量研究报告说明频谱的利用情况极不平衡， 些非授权频段占用拥挤，而有些授权频段则经常空闲。

来自美国国家无线电 网络研究实验床，项目的 份测量报告表明以下频段的平均频谱利用率仅有。

因此近几年来， 能够对不可再生的频谱资源实现再利用的频谱共享技术受到了人们的广泛关注。

现有的频谱共享技术，如工业科学和医用， 频段开放接入工作于频段的超宽带， 系统与传统窄带系统共存等技术通常应用于固定频段的共享， 或受限于发送功率的短距离通信。

这些技术在提高频谱利用率的同时却增加了干 扰，限制了通信系统的容量和灵活性。

认知无线电种更只能的频谱共享技术， 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，动态的检测和有效地利用空闲频谱，理论上允许 在时间频率以及空间上进行多维的频谱复用。

这将大大降低频谱和带宽的限制 对无线技术发展的束缚。

出于网络中用户对带宽的需求可用信道的数量和位置都是随时变化的， 传统无线蜂窝定通信系统动态频谱分配方法不完全适用。

另外要实现完全动态 频谱分配受到很多政策标准及接入协议的限制。

因此目前基于 的的研究主要基于频谱共享池知无线电必须具备迅速发现住用户的能力，在工作过程中时刻检 测住用户是否处于活动状态，从而确保不对其产生干扰。

分析 认知分析包括对自身性能网络内部状态外部相关数据包括频谱使用 策略使用等和用户自身需求等相关知识的分析。

如果说检测是信息的获取，那 么分析就是对相关信息的初步处理。

认识无线电设备通过所获取的频谱检测结果 分析主用户的位置使用的频点和发射时间，同时分析可用频点位置可用带宽 信道状况自身传输可能会对其他用户产生的影响以及完成业务传输所需的带宽 和时间等等。

调整 调整能力是完成传输的关键，根据检测和分析的相关结果，认知无线电设备 通过先进的功率控制技术不同的编码以及雕制技术，选择合适的频点和发射时 机，从而成功地完成传输。

这就要求认知无线电设备能够在较宽的频段内实现不 同传输方案之间的切换，并且在突发事件发生后能够及时暂停或恢复传输，确保 在不干扰首要用户的情况下获取最大限度的传输能力。

认知无线电频谱分配原理 认知无线电的频谱分配与其它通信系统分配具有很多共同的特性，但由于认 知无线电自身择机借用户频谱的特点，其频谱分配也必须满足些特殊的要求， 具体的频谱分配原理有如下 保证灵活性。

认知无线电是能够检测可用频谱资源，择机的借用主用 户频谱进行通信的无线电。

因此，可用频谱的必须实时更新，而旦主用户恢复 对段频谱空间的使用，认知用户就必须在较短时间内退出该频段，选择其它的 频段进行通信。

这样来，认知无线电中的频谱分配技术区别与其它无线通信频 谱分配的最主要特点就是保证灵活性。

认知无线电任何频谱分配技术的研究都 要有较强的频谱退避和转换功能，而由于可用频谱信息的不断更新，相应的频谱 分配算法也必须满足实时性的要求。

提高系统性能。

频谱分配技术的主要目的是对可用频谱空间进行合理 的分配，使得系统性能得到改善或逼近于最优状态。

根据不同应用需要，个认 知系统对性能发要求也可能不样。

比如最小化系统干扰为目的以提高频谱分 配公平性为目标以最大化系统吞吐量为目标等等。

我们可以根据不同的系统应 用需要，提出不同的算法目标函数，以此指导频谱分配算法的设计。

减少信令开销和计算量。

频谱分配算法的设计无疑需要定的算法信 令传输并占用定的计算时间，这些都可看成分配功能，因此，频谱分配算法的 设计必须考虑用户间以及用户与中心控制器之间控制信令的杂程度，分布于用户 或者中心控制器上的算法计算量也是需要考虑的个问题。

总之，认知无线电的频谱分配具有定的普遍性和特殊性，在我们设计频谱 分配算法时必须充分给予充分考虑，满足以上所列的设计原则。

频谱分配的基础 在认知无线电中，为了解决频谱资源的匮乏和目前固定分配频谱利用率较低 的问题，就要求扎到更有效的方法来充分感知和利用无线频谱资源。

基本途径有 两条其，提高频谱利用率，将已授权用户的频谱资源充分利用，减少浪费 其二，提高系统通信效率，将已获得的频谱资源和其他资源综合优化分配，进而 提高利用率，这些都涉及到频谱分配的内容。

频谱分配是指根据需要接入系统的节点数目及其服务要求将频谱分配给 个或多个指定节点。

频谱分配策略的选择直接决定系统容量频谱利用率以及能 否满足用户因不同业务而不断变化的需求。

在无线蜂窝移动通信系统中，信道分配技术主要有类固定信道分配 ，动态信道分配， 以及随即信道分配，。

的优点是信道管理容易，信道间干扰易于控制，缺点是信道无法最佳 化使用，