1.小女子求《认知无线电技术》这方面的 论文
这位女生朋友:你好! 1 认知无线电技术提出的背景 随着无线通信技术的飞速发展,频谱资源变得越来越紧张。
尤其是随着无线局域网(WLAN)技术、无线个人域网络(WPAN)技术的发展,越来越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网。这些网络技术大多使用非授权的频段(UFB)工作。
由于WLAN、WRAN无线通信业务的迅猛发展,这些网络所工作的非授权频段已经渐趋饱和。而另外一些通信业务(如电视广播业务等)需要通信网络提供一定的保护,使他们免受其他通信业务的干扰。
为了提供良好的保护,频率管理部门专门分配了特定的授权频段(LFB)以供特定通信业务使用。与授权频段相比,非授权频段的频谱资源要少很多(大部分的频谱资源均被用来做授权频段使用)。
而相当数量的授权频谱资源的利用率却非常低。于是就出现了这样的事实:某些部分的频谱资源相对较少但其上承载的业务量很大,而另外一些已授权的频谱资源利用率却很低。
因此,可以得出这样的结论:基于目前的频谱资源分配方法,有相当一部分频谱资源的利用率是很低的。 为了解决频谱资源匮乏的问题,基本思路就是尽量提高现有频谱的利用率。
为此,人们提出了认知无线电的概念。认知无线电的基本出发点就是:为了提高频谱利用率,具有认知功能的无线通信设备可以按照某种“伺机(Opportunistic Way)”的方式工作在已授权的频段内。
当然,这一定要建立在已授权频段没用或只有很少的通信业务在活动的情况下。这种在空域、时域和频域中出现的可以被利用的频谱资源被称为“频谱空洞”。
认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现“频谱空洞”并合理利用的能力。 当非授权通信用户通过“借用”的方式使用已授权的频谱资源时,必须保证他的通信不会影响到其他已授权用户的通信。
要做到这一点,非授权用户必须按照一定的规则来使用所发现的“频谱空洞”。在认知无线电中,这样的规则是以某种机器可理解的形式(如XML语言)加载到通信终端上。
由于这些规则可以随时根据频谱的利用情况、通信业务的负荷与分布等进行不断的调整,因此通过这些规则,频谱管理者就能以更为灵活的方式来管理宝贵的频谱资源。 2 认知无线电的历史和概念 从以上介绍可以看出,为了提高频谱利用率,可以充分利用检测到的“频谱空洞”。
这是认知无线电技术的一项应用。但是,作为一个全新概念提出的认知无线电,其涵盖面则更为广泛。
认知无线电的基本定义可归纳为[1]:认知无线电(Cognitive Radio)是可以感知外界通信环境的智能通信系统。认知无线电系统通过学习,不断地感知外界的环境变化,并通过自适应地调整其自身内部的通信机理来达到对环境变化的适应。
这样的自适应调整一方面是为了改进系统的稳定性,另一方面是为了提高频谱资源的利用率。由此可以总结出认知无线电所具有的特点是: *对环境的感知能力 *对环境变化的学习能力 *对环境变化的自适应性 *通信质量的高可靠性 *对频谱资源的充分利用 *系统功能模块的可重构性 认知无线电是由MITRE公司的顾问、瑞典皇家技术学院Joseph Mitola博士生和GERALD Q MAGUIRE, JR.教授于1999年8月在IEEE Personal Communications杂志上明确提出的[2],是对软件无线电的进一步的扩展。
认知无线电采用无线电域的基于模型的方法对控制无线电频谱使用的规则(如射频频段、空中接口、协议以及空间和时间模式等)进行推理,通过无线电知识表示语言(RKRL)[3],表述无线电规则、设备、软件模块、电波传播特性、网络、用户需求和应用场景的知识,以增强个人业务的灵活性,使软件无线电技术能更好地满足用户需求。 尽管没有成熟的认知无线电的标准和法规,但无线业界的强烈感觉是认知无线电将成为下一波有冲击性的技术革新浪潮。
IEEE于2004年10月正式成立IEEE 802.22工作组——无线区域网络(WRAN)工作组,计划2007年下半年完成标准化工作。其目的是研究基于认知无线电的物理层、媒体访问控制(MAC)层和空中接口,以无干扰的方式使用已分配给电视广播的频段。
将分配给电视广播的甚高频/超高频(VHF/UHF)频带(北美为54 MHz~862 MHz)的频率用作为宽带接入频段。 美国联邦通信委员会(FCC)2003年12月就相当于美国《电波法》的《FCC规则第15章(FCC rulePart15)》,公布了修正案,明确只要具备认知无线电功能,即使是其用途未获许可的无线终端,也能使用需要无线许可的现有无线频带。
FCC在推进智能无线技术的同时还将放宽有关限制。 针对认知无线电,美国国防部提出下一代无线通信(XG)的项目,2004年该项目进入第三个研究阶段,投资1 700万美元,预计在2006年底完成第三阶段的研究。
该项目将研制和开发频谱捷变无线电(Spectrum Agile Radios),这些无线电台在使用法规的范围内,可以动态自适应变化的无线环境,在不干扰其他正常工作无线电台的前提下,可以使接入的频谱范围扩大近10倍。 3 认知无线电的应用场景 考虑一个工作在非授权频段(如免授权国家信息基础设施频段)的无线通信终端(遵循Wi-。
2.认知无线电的研究现状
目前,国内外认知无线电技术的研究大都集中在物理层、MAC层、网络层的功能方面,如频谱感知、功率控制、频谱共享、频谱移动性管理、认知无线电的安全技术以及认知无线电的跨层设计等技术。
针对认知无线电的发展,世界各国通信专家都密切关注,国内外的大学和科研机构也相续开展了认知无线电技术的研究。其中主要的研究机构有美国国防高级研究计划署(DARPA,)、维吉尼亚无线通信技术中心、英国移动电信技术虚拟中心多模终端研究小组、布里斯托尔大学通信系统研究中心和欧洲通信协会等。此外,美国加州大学伯克利分校的无线研究中心、荷兰的代尔夫特大学、德国柏林技术学院等也有关于认知无线电方面的研究。
近几年,国内研究机构也开始关注和跟踪该技术,并开展了相关的研究,这些研究机构主要是清华大学、电子科技大学、西安交通大学及香港科技大学等高校。鉴于目前的认知无线电的研究状况,国家“863”计划基金也在2005年首次支持了认知无线电关键技术的研究。
3.关于无线电专业的论文~
1 无线电通信技术的发展历程
1895年5月7日俄国物理学家波波夫已“金属屑与电振荡的关系”的论文向全世界宣布无线电通信技术的诞生,并当众展示了他发明的无线电接收机,那天俄国当局定为“无线电发明日”。
1896年3月24日,波波夫将无线电通信的通信距离延长到250米,做了用无线电传送莫尔斯电码的表演为无线电通信技术拉开新的序幕。
1898年,年轻的意大利青年马可尼利用游艇证明了他的无线电电报能够在20英里的海面畅通无阻地通信,第一次实际性地使用无线电通信技术。
1901年,他在相隔2700公里英国和纽芬兰岛之间成功地进行了跨越大西洋的远距离无线电通信,从此人类进入无线电波进行远距离通信的新时代。
随后,无线电通信技术如雨后春笋其涌现出来。直到1946年,美国人罗斯·威玛和日本人八本教授利用高灵敏度摄像管家用电视机接收天线问题,从此超短波转播站一些国家相继建立了,无线电通信技术迅速普及开来[2]。
随着电子技术的高速发展,信息超远控制技术为满足遥控、遥测和遥感技术的需要,于人们生产与生活中被广泛使用;后来微电子技术也推动了电子计算机的更新换代,使电子计算机信息处理功能大大增加,日益成为信息处理最重要和必不可少的工具。
信息技术是以微电子和光电技术为基础,以计算机和通信技术为支撑,以信息处理技术为主题的技术系统的总称,是一门综合性的技术。今天的信息化时代,就是电子计算机和通信技术紧密结合的标志。
无线电通信技术发展到今日,拥有无限潜力。军事、气象、生活、生产等各个领域都对其都有空前的需求。虽然无线电通信技术优点虽然卓越,但其缺点至今给技术的发展带来很大的障碍,都是我们亟须解决的难题。
2 无线电通信技术的特点
近些年无线电通信技术领域引入无线接入技术,是迅速发展起来的新技术领域,不需要传输媒质,部分接入网甚至入网的全部皆可直接采用无线传播手段代替,无论是概念上还是技术含量上都产生了一个重大的飞跃,实现了降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。其特点喜忧参半,优点主要体现在传输线路线、通信方式等方面,我们可以总结如下:
不受时空限制。大多数情况下,人们对通信运用的时间、地点、容量需求无法预知,而无线电通信不受时空限制的优点能够h . It states that for an automorphism of the above type which is invariant with respect to a Borel probability measure /& any r~ c N+ and any e >O, one can find a measurable set R ( a so called (r; of A TER。 。TERremainder,e) Rohlin set) such that, for ] 0, 1, 。, r; 1, the sets T JR are pairwise disjoint and exhaust X with exception set whose mass is smaller than e. In particular, Rohlin's Lemma is indispensable for the canonical construction of generators. Since t采取灵活多样的手段和方法,确保通信联络综合高效,语音、数据、图像的综合传输畅通无阻,随着近年来国内各个经济领域和国际经济的来往,无线电通信技术不受时空限制方法为其打开方便之门,尤其通信与网络的连接,通信技术踏上新的台阶。
具备高度的机动性及可用性。无线电通信技术传输数字化、功能多样化、设备小型化、智能化及系统大容量化决定了其具备高度的机动性和可用性,尤其在军事构建地域通信网方面起到很大的作用。
可靠性高。无线电通信比起有线通信的一个卓越优点在抵抗水淹、台风、地震等方面有较大的可靠性,一般情况下除非信号干扰都能保持通信的畅通,这也是无线架输的最大特点。
无线电通信技术虽然解决了架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等的难题,但其信号容易受到干扰、影响,还有容易被截获造成了该项技术的保密性极差。无线电通信技术的缺点几百年来都是让人头疼的问题,目前全球化经济愈演愈热,其信号的稳定性与安全性上升为经济领域里关注的焦点,因此,无线电通信技术的通信方法拓新成为其发展的新话题。
4.写一篇以《电与磁的感性的认识》为提的小论文,内容要与电与磁有
我国是用文字记载磁现象最早的国家之一。
公元前4世纪战国时期成书的《管子》中已有“上有慈石者下有铜金”的描述。这是有关磁石和磁性矿的最早记载。
公元前3世纪的《吕氏春秋》中所写的“慈石召铁,或引之也”,描述了磁石吸铁现象。磁现象的应用,在我国古代后魏的《水经注》等书中,就提到秦始皇为了防备刺客行刺,曾用磁石建造阿房宫的北阀门,以阻止身带刀剑的刺客入内。
医书上还谈到用磁石吸铁的作用,来治疗吞针,但磁现象早期应用方面,最光辉的成就是指南针的发明和应用,这也是我国对人类所做出的巨大贡献。 我国战国时期就发现了磁体的指南性。
最早指南的磁石是一种勺状的,叫司南,它的灵敏度虽很低,但却给人以启示:有一种地磁存在,磁石可以指向。到北宋时期,制成新的指向仪器——指南鱼。
在曾公亮的《武经总要》中详细记载了指南鱼的制造过程。这里有个重大突破,就是采用了磁化的方法,使鱼形铁磁化后,成一个指向仪器。
此后,指南针的制造和安装方法在北宋沈括的《梦溪笔谈》中已有明确记载。不久指南针与方位盘结合起来成了罗盘,为航海提供了方便而可靠的指向仪器。
后来,我国指南针传入欧洲。到16世纪,欧洲出现了航海罗盘。
指南针的发明,推动了航海事业的发展,也为研究地磁三要素创造了条件。 英国人吉尔伯特在磁的研究方面做出了突出贡献。
他的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志,书是1600年出版的。书中记录了吉尔伯特研究磁现象时所做的各种仪器,及实验过程,也记录了他从实验中所得到的结论。
他从磁性“小地球”实验中,根据磁针的排列与指向,提出地球本身是一个大磁体,两极位于地理的北、南两极附近;提出了磁子午线概念;吉尔伯特还说明了磁偏角及地磁倾角的测定方法;铁的磁化及去磁概念;定性的研究磁石的吸引与推斥。这都为磁的进一步研究开拓了道路。
到18世纪,在磁的研究方面有了新进展。法国物理学家库仑在磁的研究方面也做出突出贡献。
他参加了法国科学院为设计指向力强、抗干扰性能好的指南针而举行的竞赛活动,并提出丝悬指南针的设想,得到磁学奖,在此基础上制成了库仑扭秤。在建立了电荷相互作用的库仑定律同时,得到了磁力的相互作用定律,可以说库仑是静电、静磁学的第一位奠基人。
此后,法国数学家、物理学家泊松,在库仑的基础上,提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程,把磁的研究发展到定量阶段,但这时电与磁还是分别平行、独立地进行着研究。 丹麦物理学家奥斯特1820年发现了电流的磁效应,在当时的科学界引起巨大的反响和重视,科学家纷纷转向在这方面的讨论和研究,推动了整个电磁学的发展。
安培由电流磁效应想到:既然磁体之间有相互作用,电流与磁体间也有作用,那么两个载流导体之间也一定存在着相互作用。他通过一系列实验,找到了电流间相互作用的实验根据,进行了定量研究,于1820年12月4日向科学院提交了一篇论文,提出计算两个电流线元间作用力的公式——安培定律表达式。
到1821年初,安培又进一步提出磁性起源的假说,这就是历史上有名的分子电流假说。 安培发现的载流导体间的相互作用,仅在奥斯特发现电流磁效应后的第7天。
新的发现的浪潮冲击着整个欧洲。法拉第在新的发现面前,重做了已有的实验,并提出新的研究课题——既然电可以产生磁,为什么磁不可以产生电呢?他开始了磁生电的研究。
经过10年的艰苦努力,在大量实验的基础上,发现了电磁感应现象及其所遵循的规律。 电磁感应现象的发现是具有划时代意义的,法拉第把电与磁长期分立的两种现象最后联结在一起,揭露出电与磁的本质的联系,找到了机械能与电能之间的转化方法。
在理论上,为建立电磁场的理论体系打下了基础;在实践上,开创了电气化时代的新纪元。 法拉第发现电磁感应现象之后,解释了法国科学家阿拉果所做的被称之为“神密”的实验——悬挂着的磁体下方放一个可自由转动的圆铜盘,当盘转动时,磁体会转动;反之,磁体转动时铜盘也会转动。
法拉第提出磁感线(磁力线)的概念,并第一次绘制了磁感线图。他认为磁感线是代表实在的物质实体;每根磁感线都对应一对磁极。
后来又把有磁感线的空间称为“场”。麦克斯韦是英国著名的物理学家,他发展了法拉第的“力线——场”的思想,并把它数学化,提出了描述电磁场运动规律的方程组,预言了电磁波的存在。
德国物理学家赫兹通过实验,令人信服地证明了电磁波的存在。这不仅验证了麦克斯韦电磁场理论的正确,也为无线电技术的建立与发展奠定了基础。
爱因斯坦1905年建立的狭义相对论,第一次把两种自然力——电力与磁力统一起来。近代随着电子计算机的发明,新的磁性材料不断涌现出来。
人类的科学技术及物质生产活动与电与磁已密不可分,但对磁的探索永无止境。随着新的磁现象的发现,磁的更深刻的本质的揭露,磁的应用也将展现出新的局面。
为磁的发展史续写新的篇章。
5.供用电技术毕业设计论文
无线供电技术方案及应用 摘要:无线供电是一种方便安全的新技术,无须任何物理上的连接,电能可以无接触地传输给负载。
通过介绍无线供电的原理 和简易的无线供电模型,探讨和分析其中一些关键问题。 关键词:无线供电;电磁波;电磁耦合;非辐射性谐振磁耦合 无线电是指在自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波。
无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原 理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。
利用这一现 象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传 播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。
通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的 目的。无线电技术大量应用于以无线广播、电视、移动通讯和无 线数据传输网络中。
既然电磁波不需要介质也能向外传递能量, 那么我们能不能在电力传送上也采用无线传输的方式呢? 1电磁波方案 1.1原理 电磁波,俗称无线电波是人们非常熟悉的一个概念。电磁波 不仅能传输信号,它也能传输电能。
1.2应用 美国一家公司Power Cast开发了这项技术,整个系统基本 上包含了两个部件,称为Power Caster的发射器模块和称为 Powerharvester的接收器模块,前者可插入在插座上,后者则嵌入 在电子产品上。发送器发射安全的低频电磁波,接收器接收发射 频率的电磁波,据称约有70%的电磁信号能量转换为直流电能。
该项技术之所以会得到多家厂商的青睐,原因在于它独特的电 磁波接收装置,能够根据不同的负载、电场强度来作调整,以维 持稳定的直流电压。可为各种电子产品充电或供电,包括耗电量 相对较低的电子产品,诸如手机、MP3随身听、温度传感器、助听 器,甚至汽车零部件和医疗仪器。
2电磁感应(磁耦合)方案 2.1原理 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化。电磁感应是电磁学中的基本原 理,变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的,变压器由 一个磁芯和二个线圈,即初级线圈与次级线圈组成。
当初级线圈 两端加上一个交变电压时,磁芯中就会产生一个交变磁场,从而 在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压,电能就从输入电 路传输至输出电路。对图1所示的变压器基本电路,两个端口的 电压降可表示为: V1=jwL1I1-jwMI2 Y2=jwMI1-jwL2I2=ZLI2 式中L1、L2和M分别为初级电感、次级电感与互感,ZL是 负载电阻。
初、次级间耦合度可用耦合系数K来定义:K=M/ 32 姨L1L2 耦合系数反映了变压器的优值,对于一个近似于理想的变压器, 可简单表示为:V1/V2≈L1/L2≈N1/N2 式中N1与N2分别是两个电感的匝数,就是所说的电压比 等于匝数比。 2.2应用 应用于无线供电或充电的装置而言,其初级线圈与次级线 圈处于两个分离的各自部件中,因而线圈间的耦合是比较松散 的。
该系统相当于一个分离式疏松耦合变压器,选用Ferrite芯增 加其耦合效率、减少漏磁。 最早使用电磁感应原理传输能量的是电动牙刷。
电动牙刷 经常接触水,不采用直接充电方案,在充电座和牙刷中各有一个线圈, 当牙刷放在充电座上时就有磁耦合作用,类似一个变压器,感应 电压整流后就可对镍镉电池充电,整个电路消耗功率约3W。 日本东京大学的教授们设计了一种塑料薄膜电源,很有创 意,用途也十分广泛。
例如,可将它铺在地板上或桌子上,或嵌入 在墙壁上,为圣诞树上发光二极管、装饰灯供电,为鱼缸水中灯 泡或小型电机供电。薄膜电源由四层塑料薄膜组成,最低一层是 电导可控的有机晶体管,上面是感测兼容电子设备接近的铜线 圈,再上面是接通或关闭电源的MEMS开关,最上面一层是传送 电能的铜线圈。
制作工艺采用了丝网印刷和类似于喷墨打印的 新工艺。它的工作过程是这样的;当物体处于薄膜2.5cm范围内 时,最靠近的MEMS开关接通电源,电感线圈就利用感应原理向 设备供电。
据称,该项技术的效率是很高的,电源传输效率可 81.4%。目标的价位每平方米约100美元。
英国一家公司Splash power推出一款利用电磁感应原理 的手持式设备无线充电器。主机Splash Pad是一个经久耐用、鼠标垫大小充电座,另一个部件是安置在PDA或手机内的Splash Module。
图2是它的原理示意图。当设备放置在Splash Pad上时,Splash Module有效地从充电器吸收能量,为设备中的 电池充电。
Splash Module可按产生的电功率要求、空间大小和 形状定制,直接整合在设备中,或作为一个附件使用。它的优点 是:高效率接收器,符合设备充电协议。
实时、合理的检测器,防 止充电器误用。自动处于低功率状态,符合欧洲EnergyStar准 则。
可缩放的磁芯体拓扑,支持目前的和未来的产品市场。 电磁感应还被用来为MEMS器件供电。
MEMS器件,尤其是内置 执行器的微型器件对电源有特殊要求,这里无线供电就显示出 它的优越性,没有物理限制,高电压和高功率可能性。 3非辐射性谐振磁耦合方案 3.1原理 2007年,美国麻省理工学院(MIT)以Marin Solijacic为首 的研究团队完成了一项无线传输电力的实验。
实验室里放置着2 个铜线圈,一个线圈通电,另一个放在离它2米外。
6.关于无线电专业的论文~
1 无线电通信技术的发展历程 1895年5月7日俄国物理学家波波夫已“金属屑与电振荡的关系”的论文向全世界宣布无线电通信技术的诞生,并当众展示了他发明的无线电接收机,那天俄国当局定为“无线电发明日”。
1896年3月24日,波波夫将无线电通信的通信距离延长到250米,做了用无线电传送莫尔斯电码的表演为无线电通信技术拉开新的序幕。 1898年,年轻的意大利青年马可尼利用游艇证明了他的无线电电报能够在20英里的海面畅通无阻地通信,第一次实际性地使用无线电通信技术。
1901年,他在相隔2700公里英国和纽芬兰岛之间成功地进行了跨越大西洋的远距离无线电通信,从此人类进入无线电波进行远距离通信的新时代。 随后,无线电通信技术如雨后春笋其涌现出来。
直到1946年,美国人罗斯·威玛和日本人八本教授利用高灵敏度摄像管家用电视机接收天线问题,从此超短波转播站一些国家相继建立了,无线电通信技术迅速普及开来[2]。 随着电子技术的高速发展,信息超远控制技术为满足遥控、遥测和遥感技术的需要,于人们生产与生活中被广泛使用;后来微电子技术也推动了电子计算机的更新换代,使电子计算机信息处理功能大大增加,日益成为信息处理最重要和必不可少的工具。
信息技术是以微电子和光电技术为基础,以计算机和通信技术为支撑,以信息处理技术为主题的技术系统的总称,是一门综合性的技术。今天的信息化时代,就是电子计算机和通信技术紧密结合的标志。
无线电通信技术发展到今日,拥有无限潜力。军事、气象、生活、生产等各个领域都对其都有空前的需求。
虽然无线电通信技术优点虽然卓越,但其缺点至今给技术的发展带来很大的障碍,都是我们亟须解决的难题。 2 无线电通信技术的特点 近些年无线电通信技术领域引入无线接入技术,是迅速发展起来的新技术领域,不需要传输媒质,部分接入网甚至入网的全部皆可直接采用无线传播手段代替,无论是概念上还是技术含量上都产生了一个重大的飞跃,实现了降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。
其特点喜忧参半,优点主要体现在传输线路线、通信方式等方面,我们可以总结如下: 不受时空限制。大多数情况下,人们对通信运用的时间、地点、容量需求无法预知,而无线电通信不受时空限制的优点能够h . It states that for an automorphism of the above type which is invariant with respect to a Borel probability measure /& any r~ c N+ and any e > O, one can find a measurable set R ( a so called (r; of A TER。
。TERremainder,e) Rohlin set) such that, for ] 0, 1, 。
, r; 1, the sets T JR are pairwise disjoint and exhaust X with exception set whose mass is smaller than e. In particular, Rohlin's Lemma is indispensable for the canonical construction of generators. Since t采取灵活多样的手段和方法,确保通信联络综合高效,语音、数据、图像的综合传输畅通无阻,随着近年来国内各个经济领域和国际经济的来往,无线电通信技术不受时空限制方法为其打开方便之门,尤其通信与网络的连接,通信技术踏上新的台阶。 具备高度的机动性及可用性。
无线电通信技术传输数字化、功能多样化、设备小型化、智能化及系统大容量化决定了其具备高度的机动性和可用性,尤其在军事构建地域通信网方面起到很大的作用。 可靠性高。
无线电通信比起有线通信的一个卓越优点在抵抗水淹、台风、地震等方面有较大的可靠性,一般情况下除非信号干扰都能保持通信的畅通,这也是无线架输的最大特点。 无线电通信技术虽然解决了架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等的难题,但其信号容易受到干扰、影响,还有容易被截获造成了该项技术的保密性极差。
无线电通信技术的缺点几百年来都是让人头疼的问题,目前全球化经济愈演愈热,其信号的稳定性与安全性上升为经济领域里关注的焦点,因此,无线电通信技术的通信方法拓新成为其发展的新话题。
7.认知无线电技术
认知无线电(Cognitive Radio,CR)的概念起源于1999年Joseph Mitolo博士的奠基性工作,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。CR的学习能力是使它从概念走向实际应用的真正原因。有了足够的人工智能,它就可能通过吸取过去的经验来对实际的情况进行实时响应,过去的经验包括对死区、干扰和使用模式等的了解。这样,CR有可能赋予无线电设备根据频带可用性、位置和过去的经验来自主确定采用哪个频带的功能。随着许多CR相关研究的展开,对CR技术存在多种不同的认识。最典型的一类是围绕Mitola博士提出的基于机器学习和模式推理的认知循环模型来展开研究,他们强调软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)是CR实现的理想平台。
针对CR研究中存在的多种描述,美国FCC提出了CR的一个相当简化的版本。他们在FCC-03322中建议任何具有自适应频谱意识的无线电都应该被称为认知无线电CR。FCC更确切地把CR定义为基于与操作环境的交互能动态改变其发射机参数的无线电,其具有环境感知和传输参数自我修改的功能。CR是一种新型无线电,它能够在宽频带上可靠地感知频谱环境,探测合法的授权用户(主用户)的出现,能自适应地占用即时可用的本地频谱,同时在整个通信过程中不给主用户带来有害干扰。无线电环境中的无线信道和干扰是随时间变化的,这就暗示CR将具有较高的灵活性。目前,CR的应用大多是基于FCC的观点,因此也称CR为频谱捷变无线电、机会频谱接入无线电等。
当前,在频谱政策管理部门的带动下,一些标准化组织采用了CR技术,并先后制定了一系列标准以推动该技术在多种应用场景下的发展。例如,IEEE802.22工作组对基于CR的无线区域网络WRAN的空中接口标准正在制定中,目标是将分配给电视广播的VHF/UHF频带的空闲频道有效的利用起来;IEEE802.16工作组正在着手制定h版本标准,致力于改进如策略、MAC增强等机制以确保基于WiMAX的免授权系统之间、与授权系统之间的共存。此外,ITU也在努力寻找类似CR的频谱共享技术。目前,受CR的潜力及其在无线电领域公认的“下下一件大事情”的激励,国内不少院校和学者也已经开始了这方面的研究,如西安电子科技大学已经开展的2005年度“863”有关CR技术的研究。
认知无线电又被称为智能无线电,它以灵活、智能、可重配置为显著特征,通过感知外界环境,并使用人工智能技术从环境中学习,有目的地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变化,从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无线频谱资源进行高效地利用。认知无线电的核心思想就是通过频谱感知(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)。
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