基于认知无线电的电台架构研究

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1、基于认知无线电的电台架构研究摘要：本文首先阐述了认知无线电技术的基本概念和原理，回顾了认知无线电技术的发展历程，介绍了该技术的研究现状；然后，结合现代战场通信的需求，对认知无线电技术在军事通信上的应用前景做了简要分析；在此基础上，参考软件通信体系结构，提出了一种基于认知无线电的电台体系架构，给出了其软硬件组成，并对各部分的功能做了简要的说明。关键词：认知无线电；软件通信体系结构；认知引擎；战术电台中图分类号：TN924文献标志码：AD0I：ResearchofCognitiveRadioArchitectureZhangJian—feng(CommunicationEngine

2、ering,HangzhouDianziUniversity,310018)Abstract:ThispaperfirstexpoundsthebasictheoryandconceptofCognitiveRadio(CR),reviewsthedevelopmentcourseofCognitiveRadio,introducesthestatusofresearchingforCognitiveRadio.Thenconciselyanalyzestheapplicationprospectfordemandofbattlefieldcommunication.Atlas

3、t,suggestsakindofarchitectureofCognitiveRadio,providesit'ssoftwareandhardwareconstruction,brieflyexplainsthefunctionofeachpart・Keywords:CognitiveRadio；SCA；CognitiveEngine；TacticalRadio0引言随着信息技术的不断发展，军事、民用、商业对通信要求也在不断提高，新的通信设备和通信手段不断出现，而目前采用的主要还是基于授权的静态频带分配的方法，这就使得常用的无线频带越来越拥挤，频谱资源已经成为一种紧缺资源。

4、而过于拥挤的通信频带，带来的就是设备通信能力的直线下降。因此，如何解决因频带拥挤带来的通信能力下降的问题，己经成为一种迫在眉睫的需求。认知无线电技术(CognitiveRadio,CR)⑴是解决上述问题的有效方法之一，它是一种新的智能无线通信技术，通过感知周围环境的频率、时间和空间等特征，对环境、信道条件、网络协议、用户需求以及设备本身的内部情况进行推理，根据推理结果实时调整传输参数，以保证信息的可靠快速传输。本文结合认知无线电的技术特点以及战场通信的实际需求，给出了一种基于认知无线电技术的战术电台架构，对其软硬件组成及功能做了简要分析。1认知无线电技术的概念及发展上世纪90年

5、代早期，J.Mitola提出了软件无线电(SoftwareDefinedRadios,SDR)的概念。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，将尽可能多的无线电台的功能用软件定义。它的出现使通信终端大大减小对硬件的要求,可以使相同的终端在不同的通信系统中使用。在2000年的论文中，Mitola将软件无线电的概念进一步拓展,提出了认知无线电(CR)的概念。认知无线电可以感知周围电磁环境，并实时调整传输参数，使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配,以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。也就是说，SDR关

6、注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理；而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数，实现最佳适配。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层活动。所以，认知无线电是智能化的软件无线电⑵。此后，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义，其中比较有代表性的包括美国联邦通信委员会(FCC)和著名学者SimonHaykin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”。SimonHaykin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

7、。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。”总结上述定义，CR应该具备以下3个主要特征:⑴感知能力感知能力使CR能够感知其外部频谱环境信息，发现空闲的频谱资源或干扰信号，寻找合适的信道，这是CR工作的前提。(2)推理和学习能力推理和学习能力使CR能够根据感知到的外界电磁环境和自身的状况，同时结合过往的工