认知无线电技术 产品手册

认知无线电技术 产品手册 2010全国无线电监测技术研讨会 认知无线电技术 李景春 2010年10月目录 背景 基本概念 实现CR需解决的问题 国外业界研究情况 国内研究进展 应用前景及带来的挑战 2010全国无线电监测技术研讨会背景 我国频率划分图 2010全国无线电监测技术研讨会背景 无线电波传输特性 低频段绕射能力强，传播特性好，传输距离远， 但设备器件尤其是天线尺寸较大 高频段以视距传输为主要传播方式，同等传播 条件下相对低频段路径损耗更大，天线等设备 尺寸较小。 ——各业务各有其“黄金频段” 2010全国无线电监测技术研讨会背景 1GHz以下频率划分现状 目前我国1GHz以下已经分配殆尽 无线蜂窝移动通信系统:825-835MHz和870- 960MHz频段，其余主要分配给对讲机业务和 电视广播业务。 无法支持IMT-Advanced系统的高速率的移动 业务需求。 2010全国无线电监测技术研讨会背景 现代频谱需求 移动通信宽带化 1985 1995 2000 2005 HSDPA 2010 2015 时间 HSUPA LTE GSM 1xEV-DO 移 1xEV-DV AIE/UMB IMT-Advanced cdmaOne E3G 4G 动 2G 3G 3G 性 1G WCDMA BWA 802.16m 增 AMPS cdma2000 TACS TD-SCDMA 802.16/WiMAX 强 WLAN 802.11/WiFi 物联网 数据速率和带宽需求不断增加 感知网 RFID …… 2010全国无线电监测技术研讨会背景 移动通信业界关注的重点频段,,“数字红利频 段” 数字红利频段(Digital Dividend Band):模拟电视转 换成数字电视后所空出的470-862MHz频段。 较低频段可实现更佳的覆盖和楼内穿透性，因此， “数字红利”被全球运营商视为“黄金频段”。 2010全国无线电监测技术研讨会背景470MHz806MHz模拟/数字电视广播频段使用情况 北京某热点地区实际频道占用情况 频谱图 瀑布图 占用度 2010全国无线电监测技术研讨会背景 北京某郊区实际频道占用情况 频谱图 瀑布图 占用度 2010全国无线电监测技术研讨会背景各类地区按时间占用比率计算的频段占用度情况 2010全国无线电监测技术研讨会背景 我国的频谱分配政策 固定频谱管理方式:即国家将频谱资源分配给不同的 无线电部门和相应的无线接入技术。 优点:有利于网络规划、运营、维护、管理，并且能 够避免系统间的干扰 缺点:频谱资源的利用呈现出高度的不均衡性。那些利 用率较低的频谱资源存在着动态、大小不一、零散等 特征 —— 频谱智能高效利用成为影响 未来无线产业发展的关键性课题 2010全国无线电监测技术研讨会背景 如何发展频谱智能高效利用技术来解决未来无线通 信频谱需求的瓶颈, 信号处理技术极大提高了无线系统在接入使用时的 频谱利用率;但仍未解决频谱资源未被使用时造成 空洞浪费的问题 是否可以考虑在授权频段闲置时允许其他无线业务 用户接入,如果可以，需要满足什么条件, 2010全国无线电监测技术研讨会背景 1999年Joseph Mitola 提出了 认知无线电CR(Cognitive Radio)技术 核心:频谱准入政策允许授权频段在闲置 时被其他业务用户接入——动态频谱分配 政策 2010全国无线电监测技术研讨会背景 频率分配政策的发展 将来 目前 动态使用 六七十年代 建国初期 监测使用 分配使用 自由使用 EMC技术 无线电监测技术 认知无线电技术 2010全国无线电监测技术研讨会目录 前言 基本概念 实现CR需解决的问题 国外业界研究情况 国内研究进展 应用前景及带来的挑战 2010全国无线电监测技术研讨会基本概念 认知无线电系统定义(ITU-R SM.2152报告书) “Cognitive radio system CRS is a radio system employing technology that allows the system to obtain knowledge of its operational and geographical environment established policies and its internal state to dynamically and autonomously adjust its operational parameters and protocols according to its obtained knowledge in order to achieve predefined objectives and to learn from the results obtained.” 允许系统获取周围的工作和地理环境信息、已建立的通信 策略及其内部状态;依据获取的信息，动态的和自主的调 整工作参数和来实现预定的目标;并从获取的结果来 自我学习。 2010全国无线电监测技术研讨会基本概念认知无线电(CR) 频谱感知(无线电监测) “获取周围的工作和地理环境信息已建立的通信策略及其内部状态” 动态频谱管理 分配和选择合适的工作参数和协议 软件无线电(SDR) “动态的和自主的调整工作参数和协议来实现预定的目标” 无线电信号的四域特性:时、空、频、码 ，认知无线电同时从四 域感知频谱空洞，并动态的和自主的调节自身参数。 SDR具有相当的灵活性，但与CR相比缺乏一定的智能 CR的实现不一定需要SDR支持，但如果借助于SDR，则CR会具有更 多潜在的优势 2010全国无线电监测技术研讨会目录 前言 基本概念 实现CR需解决的问题 国外业界研究情况 国内研究进展 应用前景及带来的挑战 2010全国无线电监测技术研讨会实现CR需解决的问题 频谱感知 动态频谱管理 接入及退让机制 …… 2010全国无线电监测技术研讨会(1)频谱感知 功能:识别频谱空洞、检测授权用户出现(无线 电监测) 单节点检测 授权用户发射端检测 能量检测:先设置一个门限，然后将设置的能量计算值与设置 的门限相比较，超过判决门限，就认为该频段内有授权用户的 存在。 优点:不需要知道信号的先验知识 缺点:判决门限比较难确定，局限性大，只能计算信号的能量， 不能分区出调制信号、噪声和干扰。 匹配滤波器检测:当认知无线电获悉了第一用户的信号后，此 时对信号进行探测的最佳探测器就是匹配滤波器。 优点:在段时间内获得高处理增益。 缺点:必须知道被检测用户的先验知识。 2010全国无线电监测技术研讨会