隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，頻譜資源變得越來越緊張。尤其是隨著無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)、無線個人域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人通過這些技術(shù)以無線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大多使用非授權(quán)的頻段（UFB）工作。由于WLAN、WRAN無線通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)所工作的非授權(quán)頻段已經(jīng)漸趨飽和。而另外一些通信業(yè)務(wù)（如電視廣播業(yè)務(wù)等）需要通信網(wǎng)絡(luò)提供一定的保護，使他們免受其他通信業(yè)務(wù)的干擾。為了提供良好的保護，頻率管理部門專門分配了特定的授權(quán)頻段（LFB）以供特定通信業(yè)務(wù)使用。與授權(quán)頻段相比，非授權(quán)頻段的頻譜資源要少很多（大部分的頻譜資源均被用來做授權(quán)頻段使用）。而相當(dāng)數(shù)量的授權(quán)頻譜資源的利用率卻非常低。于是就出現(xiàn)了這樣的事實：某些部分的頻譜資源相對較少但其上承載的業(yè)務(wù)量很大，而另外一些已授權(quán)的頻譜資源利用率卻很低。因此，，可以得出這樣的結(jié)論：基于目前的頻譜資源分配方法，有相當(dāng)一部分頻譜資源的利用率是很低的。

　　為了解決頻譜資源匱乏的問題，基本思路就是盡量提高現(xiàn)有頻譜的利用率。為此，人們提出了認知無線電的概念。認知無線電的基本出發(fā)點就是：為了提高頻譜利用率，具有認知功能的無線通信設(shè)備可以按照某種“伺機（Opportunistic Way）”的方式工作在已授權(quán)的頻段內(nèi)。當(dāng)然，這一定要建立在已授權(quán)頻段沒用或只有很少的通信業(yè)務(wù)在活動的情況下。這種在空域、時域和頻域中出現(xiàn)的可以被利用的頻譜資源被稱為“頻譜空洞”。認知無線電的核心思想就是使無線通信設(shè)備具有發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”并合理利用的能力。

　　當(dāng)非授權(quán)通信用戶通過“借用”的方式使用已授權(quán)的頻譜資源時，必須保證他的通信不會影響到其他已授權(quán)用戶的通信。要做到這一點，非授權(quán)用戶必須按照一定的規(guī)則來使用所發(fā)現(xiàn)的“頻譜空洞”。在認知無線電中，這樣的規(guī)則是以某種機器可理解的形式（如XML語言）加載到通信終端上。由于這些規(guī)則可以隨時根據(jù)頻譜的利用情況、通信業(yè)務(wù)的負荷與分布等進行不斷的調(diào)整，因此通過這些規(guī)則，頻譜管理者就能以更為靈活的方式來管理寶貴的頻譜資源。

　　1.對環(huán)境的感知能力

　　2.對環(huán)境變化的學(xué)習(xí)能力

　　3.對環(huán)境變化的自適應(yīng)性

　　4.通信質(zhì)量的高可靠性

　　5.對頻譜資源的充分利用

　　6.系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)性

　　1、 頻譜檢測技術(shù)；

　　2、 自適應(yīng)頻譜分配技術(shù)。

　　其中自適應(yīng)頻譜分配技術(shù)又包括：載波分配技術(shù)，子載波功率控制技術(shù)，復(fù)合自適應(yīng)傳輸技術(shù)。

　　考慮一個工作在非授權(quán)頻段（如免授權(quán)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施頻段）的無線通信終端（遵循Wi-Fi規(guī)范）。在其工作的免授權(quán)國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（U-NII）頻段，通信業(yè)務(wù)非常繁忙（近乎達到飽和狀態(tài)）。這樣的工作頻段已無法滿足其他通信終端新的業(yè)務(wù)請求。鑒于這種情況，頻譜管理機構(gòu)（如FCC）將選擇利用率較低的其他已授權(quán)頻段（如電視廣播頻段中若干未被使用的頻譜資源）。這樣的頻段可以被暫時用來支持非授權(quán)頻段上那些未能接入其系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)。為此，頻譜管理機構(gòu)將生成一套使用已授權(quán)頻段的法規(guī)（這些法規(guī)將指導(dǎo)并約束著非授權(quán)用戶去合理地使用授權(quán)頻段）。這些法規(guī)由頻譜管理機構(gòu)以某種機器可以理解的方式發(fā)布。

　　具有認知無線電功能的非授權(quán)用戶定期地搜索并下載相應(yīng)的頻譜使用法規(guī)。獲得最新的頻譜使用法規(guī)之后，非授權(quán)用戶將根據(jù)這些法規(guī)，對自身的通信機制進行調(diào)整（通信機制可能包括：工作的頻段、發(fā)射功率、調(diào)制解調(diào)方式以及多址接入策略等）。為了使周邊的通信終端盡快獲得更新了的法規(guī)，獲得最新法規(guī)的終端還將其所獲得的法規(guī)廣播出去。當(dāng)然，對那些不具備認知無線電能力的通信終端來說，這樣的廣播信息將被忽略。

　　對于具有認知能力的通信終端，除了獲得最新的頻譜使用規(guī)則外，另外一項很重要的工作就是完成對“頻譜空洞”的檢測。對“頻譜空洞”的檢測實際上就是完成對周邊通信環(huán)境的認知。根據(jù)檢測到的“頻譜空洞”的特性（如“空洞”的帶寬等）和獲得的頻譜使用法規(guī)，通信終端產(chǎn)生出合理使用該“空洞”的具體行為。

　　以工作在非授權(quán)頻段的無線局域網(wǎng)通信終端為例，可以說明認知無線電的可能的應(yīng)用場景。當(dāng)然，從認知無線電的定義可以看出認知無線電的概念涵蓋面極寬，其應(yīng)用場景絕不僅限于此。

　　認知無線電技術(shù)在寬帶無線通信系統(tǒng)中有著廣泛的用途。基于IEEE 802.11b/g和IEEE 802.11a的無線局域網(wǎng)設(shè)備工作在2.4 GHz和5 GHz的不需授權(quán)的頻段上。然而在這個頻段上，可能受到包括藍牙設(shè)備、HomeRF設(shè)備、微波爐、無繩電話以及其他一些工業(yè)設(shè)備的干擾。具有認知功能的無線局域網(wǎng)可以通過接入點對頻譜的不間斷掃描，從而識別出可能的干擾信號，并結(jié)合對其他信道通信環(huán)境和質(zhì)量的認知，自適應(yīng)地選擇最佳的通信信道。另外，具有認知功能的接入點，在不間斷正常通信業(yè)務(wù)進行的同時，通過認知模塊對其工作的頻段以及更寬的頻段進行掃描分析，從而可以盡快地發(fā)現(xiàn)非法的惡意攻擊終端。這樣的技術(shù)可以進一步增強通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。同樣，將這樣的認知技術(shù)應(yīng)用在其他類型的寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)中也會進一步提高系統(tǒng)的性能和安全性。

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