基于认知无线电的军事频谱管理研究.pdf

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1、军队园地MilitaryWorld基于认知无线电的军事频谱管理研究■61226部队邵芳西安通信学院网管中心邵平61226部队陈少刚摘要阐述认知无线电在军事频谱管理中的重要意义，提出基于认知无线电的军事频谱管理技术。关键词：军事频谱管理认知无线电0前言2.1认知无线电的基本思想JosephMitola博士从软件无线电的智能代理角度出在现代信息战争中，电磁领域已成为与陆海空天并存发，最早提出认知无线电的概念，认为认知无线电系统的第五维战场，制电磁频谱权也成为制信息权的核心。电能够不断感知无线环境的变化，并可以自适应地调整内磁频谱能够支持机动作战、分散作

2、战和高强度作战，能够部的通信机理以适应环境变化。FCC认为，认知无线电影响甚至决定战争的进程和结局。面对有限的电磁空间，技术是一种能够根据与它的操作环境进行交互而改变传我们需要迫切解决的一大难题是如何根据战场电磁环境的输参数的无线电技术。从FCC的定义可以得出：认知无动态变化，实时地对频谱资源进行动态管理。线电具有认知能力和重配置能力。认知能力。认知能力是指无线电技术能够从无线环1军事频谱管理面临的问题境中捕获和感知信息，并选择合适的通信参数来适应动态的无线环境。其认知循环包括频谱感知、频谱分析和目前，军事频谱分配制度以固定频谱分配方式为频谱决策3

3、个主要步骤，如图1所示。主，大部分频谱资源作为授权频段，利用率较低。这种传统的频谱管理模式具有一定的局限性。传统的频谱管理是一种集中式、非实时、静态的管理模式，频率资源主要在战前集中指配，缺乏灵活性。现有的军事网络也已部分实现频谱功率自适应，但仅限于单网级范围，且自适应能力非常有限。这类自适应功能主要有空闲信道搜索（FCS）和自适应跳频两种形式。在单网通信时，这两种方式基本可以满足抗干扰通信的需求，但在多网络情况下其局限性就会突显出来。图1认知循环的各个环节重配置能力。重新配置是一种在传输过程中不改变任2基于认知无线电的军事频谱管理何硬件的情况下调

4、整参数的能力。认知无线电系统从一个频段转移到另一个频段时，可以根据传输协议和调制机为了解决上述军事频谱管理面临的问题，我们可以制来重置发射机与接收机的参数。重配置能力可重置的引入认知无线电的基本思想，探讨军事频谱管理的相关参数包括工作频率、调制机制、传输功率和通信技术。技术。认知无线电（CR，CognitiveRadio）可以合理利用有限的频谱资源，有助于组建安全可靠的无线网络，2.2基于认知无线电的频谱共享技术频谱共享是以最大化地提高频谱利用率为主要目其理念和技术特别适用于军事频谱管理领域。中国无线电2010年第10期37MilitaryWorl

5、d军队园地标，并兼顾共享用户之间的公平性。目前，频谱池是较案。为阻止PUE攻击，我们设计了一种发送确认程序，为流行的基于认知无线电的频谱共享策略。整个频谱池能够在某些条件下区分主用户信号和敌方发射的模仿主由不同业务的频谱合并而成，可划分为若干个子信道。用户信号，其原理如图2所示。在频谱池中，授权频段的拥有者称为“主用户”，具备目前，MAC层的安全解决方案还不成熟。应用MAC认知功能；以机会方式接入频谱的用户称为“认知用层认证方案可以降低这类安全隐患，要想很好地解决户”，认知用户可临时占用频谱池中的空闲信道，要避MAC层的安全问题，需要建立密钥分发和

6、管理体系。免对“主用户”产生干扰。当前，频谱共享解决方案主要根据以下3个方面来区别：结构假设、频谱分配行为和频谱接入行为。（1）基于结构的频谱共享技术该技术包括集中式频谱共享和分布式频谱共享。在集中式频谱共享方案中，集中控制单元负责频谱分配和系统接入。网络的每个分布式节点都把自己探测感知的频谱信息会聚到集中控制单元，由集中控制单元绘制出频谱分配映射图。分布式解决方案主要是针对那些基础设施没有提前铺设好的情况，每个分布式节点都参与频谱分配。（2）基于频谱分配行为的频谱共享技术该技术包括合作式频谱共享和非合作式频谱共享。合作式解决方案考虑一个节点在通信

7、时对其他节点造成图2发送确认程序示意图的影响，即在节点间共享干扰测量信息。非合作式频谱共享仅仅从单个节点考虑，这种方案也叫自私方案，容3结束语易降低频谱的利用率。（3）基于接入技术的频谱共享技术军事频谱管理在日益复杂的电磁环境中扮演着越该技术包括Overlay频谱共享和Underlay频谱共享。来越重要的角色，针对军事频谱管理目前存在的一些问Overlay频谱共享技术主要关注空闲频谱，其他节点可以题，结合认知无线电的基本思想，将认知无线电的相关在“主用户”没有使用的频谱中接入网络。Underlay技术技术应用于军事频谱管理中，以最大化提高频谱的利用

8、采用动态的扩频技术来避免“主用户”和“认知用户”率以及保证频谱资源的安全可靠。之间的干扰。Underlay采用了蜂窝网络的