認(rèn)知無線電的發(fā)展與實(shí)踐

周素芬（國家廣播電影電視總局北京廣播電視維護(hù)中心,北京 100035）

認(rèn)知無線電的發(fā)展與實(shí)踐

周素芬
（國家廣播電影電視總局北京廣播電視維護(hù)中心,北京 100035）

無線電技術(shù)是一種科技智能的表現(xiàn)形式，其在自主尋找以及使用空閑頻道資源能力中發(fā)揮著突出的實(shí)際作用。在當(dāng)今時代背景之下，認(rèn)知無線電已經(jīng)作為一種滿足人們?nèi)粘Ｉ钔ㄐ诺囊环N切實(shí)可行的有效措施。不過由于我國無線電技術(shù)的發(fā)展起步較晚，同時還因?yàn)槲鞣絿覠o線電技術(shù)的封鎖，導(dǎo)致了我國無線電技術(shù)的發(fā)展當(dāng)中困難問題重重不斷，嚴(yán)重阻礙著我國無線電事業(yè)的發(fā)展，因而筆者就當(dāng)前的發(fā)展困境，在本文當(dāng)中對無線電發(fā)展的實(shí)踐和探索進(jìn)行了基本原理的分析，同時就無線電當(dāng)中的射頻、數(shù)據(jù)傳輸、頻譜反之等一些重要的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了大量的資料研究和實(shí)力佐證，同時筆者就我國當(dāng)前良好的發(fā)展環(huán)境下，無線電技術(shù)的應(yīng)用會在我國產(chǎn)生怎樣的效果進(jìn)行了大膽預(yù)測，在此提出分享。

無線電認(rèn)知；無線電發(fā)展與實(shí)踐；探索研究

0　前言

隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展和突破，人們在日常生活當(dāng)中的通訊方式不斷的發(fā)生變換和改變，促使著人們對于通信技術(shù)需求的不斷突破，同時為了適應(yīng)時代發(fā)展的需要，國家無線電通信系統(tǒng)建設(shè)中的投資不斷擴(kuò)大，從而把我國的無線技術(shù)當(dāng)中的頻譜資源越加豐富起來，在此大環(huán)境之中，人們的日常生活就越加與無線電技術(shù)變得緊密相關(guān)起來。不過這種緊密的關(guān)系雖然在很大程度上促進(jìn)了我國無線電技術(shù)的發(fā)展，但同樣的也對我國的無線電技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了一定的制約作用，即無線電頻譜資源問題日益突出，同時我國就已經(jīng)劃分而出的無線電頻譜資源或多或少的都存在閑置，導(dǎo)致資源分配發(fā)面出現(xiàn)問題，發(fā)揮不出實(shí)際資源的有效功能，因而，我國研究者就當(dāng)前我國的無線電使用實(shí)際情況，提出了一種認(rèn)知無線技術(shù)（CR），這種技術(shù)在時間和空間之中對于頻譜資源的把控運(yùn)用，在一定程度上優(yōu)化了我國的無線電當(dāng)中頻譜資源的有效分配和利用，不過這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用過程中同樣有許多阻礙，不過筆者相信隨著時代發(fā)展腳步的不斷前行，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用會在不斷的改進(jìn)和優(yōu)化之中實(shí)現(xiàn)普及。

1　淺析無線電基本原理

1.1無線電基本原理及概念特征

無線電的CR技術(shù)的提出是上世紀(jì)末由JosephMitola博士提出的一種更為先進(jìn)的無線電應(yīng)用模式，在進(jìn)行CR技術(shù)工作基本呢原理的闡述過程當(dāng)中，很多不同領(lǐng)域的學(xué)者就對CR無線電技術(shù)理論的豐盈做出了重大貢獻(xiàn)。作為一種新型的智能化無線電應(yīng)用模式，其在頻譜感知以及智能程度上所發(fā)揮而出的實(shí)際效用是非常令人滿意的，此種先進(jìn)技術(shù)的提出，對無線電應(yīng)用領(lǐng)域而言可謂是一次革命性的突破，所帶來的有利影響不僅僅是體現(xiàn)在資源的優(yōu)化分配利用，同時體現(xiàn)在無線電技術(shù)應(yīng)用的可靠性被社會所認(rèn)可。綜上所述，筆者認(rèn)為先進(jìn)的CR無線技術(shù)所能夠具備的兩大特稱為：認(rèn)知能力以及重構(gòu)能力，下文筆者就對此兩種能力進(jìn)行逐一分析說明。（1）認(rèn)知能力：根據(jù)圖1所示，CR無線電技術(shù)的工作運(yùn)行當(dāng)中，頻譜對于無線環(huán)境以及得來數(shù)據(jù)的使用分析、判決上所呈現(xiàn)而出的是一種較為明朗的工作模式。其中頻譜感知對于無線電當(dāng)中頻譜的檢測功能，很大程度上減少了頻譜的閑置，提高了資源的利用率，同時頻譜信號在進(jìn)行傳輸反饋的過程當(dāng)中，對于不同用戶的應(yīng)用頻譜能過自動的判決，從而為用戶提供最為設(shè)和的頻段傳輸。（2）重構(gòu)能力：CR技術(shù)領(lǐng)域之內(nèi)對于無線電環(huán)境的動態(tài)編程，使得CR技術(shù)在進(jìn)行收發(fā)傳輸過程當(dāng)中可以更加的智能化。其能夠較為完善的重構(gòu)環(huán)節(jié)為：工作當(dāng)中的頻率、調(diào)制的方式以及發(fā)射功率和通信協(xié)議，當(dāng)然重構(gòu)的功能不是簡單的重新構(gòu)成，其對于用戶使用無線電頻段是防止干擾時所進(jìn)行的有效的調(diào)制方案，發(fā)揮出的實(shí)際效果同樣是不同輕視的。

2　如何理解無線電物理層的核心技術(shù)

如圖2所示，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)CR無線電系統(tǒng)當(dāng)中的核心物理層技術(shù)中對于寬帶射頻前端技術(shù)以及頻譜感知技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)都是包含在內(nèi)的，同樣筆者就下文對這三種技術(shù)進(jìn)行逐一的分析說明。

2.1寬帶射頻前端技術(shù)

在寬帶射頻前端技術(shù)中，CR無線電系統(tǒng)就頻譜的感知能力和進(jìn)行了擴(kuò)大，該無線電在寬帶射頻前端技術(shù)的運(yùn)作過程當(dāng)中，其工作原理是，通過無線電對信號的放大，然后通過無線電設(shè)備之中的混頻和A/D轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行一種處理過程，在此過程給當(dāng)中，其每一個環(huán)節(jié)所發(fā)揮而出的效用都不相同，同時各個環(huán)節(jié)之間的效果疊加利用，最終才實(shí)現(xiàn)了CR無線電系統(tǒng)中的寬帶射頻前端技術(shù)。其中在工作是對于與信號的接受選擇是由射頻濾器來完成，而信號的降噪處理都是通過LNA來實(shí)現(xiàn)，而信號的轉(zhuǎn)換過程是相對比較復(fù)雜的，要經(jīng)過三個系統(tǒng)聯(lián)合控制才能最終完成，即通過鎖相環(huán)、壓控振蕩器、混頻器聯(lián)合控制，CR無線電系統(tǒng)分工的明確性，致使其在進(jìn)行信號的傳輸時是比較穩(wěn)定的。不過CR寬帶射頻前端技術(shù)的應(yīng)用在實(shí)際過程當(dāng)中其實(shí)還存在著一些問題，因此在實(shí)際安裝使用過程當(dāng)中，工作人員可以選擇高赫茲的轉(zhuǎn)換器來解決信號檢測能力不足的難題，或者是采用一些相匹配的自動化無線電技術(shù)。

我們講CR無線技術(shù)應(yīng)用的前提條件就是頻譜感知的技術(shù)應(yīng)用。如今我們現(xiàn)有的頻譜感知技術(shù)，往往是通過單節(jié)點(diǎn)感知來實(shí)現(xiàn)的無線射頻環(huán)境進(jìn)行的標(biāo)示過程，或者是協(xié)同感知的工作模式。在單節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，其在匹配濾波以及能量的檢測和周期特性檢測當(dāng)中所能起到的作用相對而言是比較明顯的，比較兩者優(yōu)缺點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，頻譜感知在單節(jié)點(diǎn)感知下，對于信號采集和傳輸出現(xiàn)的種種問題都表明這種方式的弊端嚴(yán)重這月這他的應(yīng)用，因此在此基礎(chǔ)之上研究者提出了一種較為優(yōu)越的協(xié)同感知，來保證頻譜感知的穩(wěn)定性及可靠性。

2.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

CR中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用對整體無線電系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)是直觀中的，同時也是確保無線電系統(tǒng)在工作當(dāng)中質(zhì)量和效率的一大保證。但是受CR技術(shù)所限，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的搭建上面必須要有一套與之能夠遙相呼應(yīng)的技術(shù)措施。就CR無線技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展而言，當(dāng)今世界上為保證CR無線電傳輸大致可以歸類為這兩類基本解決渠道：多載波或基帶信號發(fā)射波形技術(shù)及設(shè)計。多載波技術(shù)對于信息傳輸一般是通過正交頻分復(fù)用來實(shí)現(xiàn)的。

3　無線電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢

就我國目前的無線電技術(shù)應(yīng)用來講，各行各業(yè)在無線電技術(shù)應(yīng)用中都存在著一定需求，因而促使了許許多多研究學(xué)者去對我國的無線電技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用做出探索和研究，在此前提之下，研究者們提出了各種不同的發(fā)展方式，使得我國的無線電技術(shù)應(yīng)用不斷的在進(jìn)行這完善。從世界角度出發(fā)，無線電技術(shù)的應(yīng)用的基本理論、數(shù)據(jù)傳輸、頻譜感知等無線電領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展中，所取得的成果是非常顯著的，目前研究者們提出了一種名為IEEE技術(shù)研究活動，此種活動的開展對于無線電的普及應(yīng)用而言有著明顯的助推作用。結(jié)合上文所述筆者就無線電的發(fā)扎趨勢進(jìn)行了大膽預(yù)測。無線電技術(shù)理論的發(fā)展和應(yīng)用會向著整合優(yōu)化的道路前行，無線電的技術(shù)試驗(yàn)會被廣泛應(yīng)用，無線電系統(tǒng)趨向融合，雖然目前人們的通信需求與無線電技術(shù)的應(yīng)用還存在差異，不過兩者之間的矛盾并不排斥，而這兩種矛盾會成為無線電技術(shù)發(fā)展應(yīng)用當(dāng)中的一劑催化劑也未嘗不可，根據(jù)資料表明已經(jīng)有一批有識之士在進(jìn)行著無線電系統(tǒng)的整合研究，因此筆者就以上所列舉而出的資料大膽推測無線電技術(shù)未來發(fā)展的趨勢就是整合優(yōu)化。

4　結(jié)束語

無線電發(fā)展的認(rèn)知和實(shí)踐探索，對于滿足人們的通信需求以及幫助無線電頻譜資源的合理優(yōu)化利用都發(fā)揮著一定程度的作用。同時隨著我國的無線電技術(shù)應(yīng)用逐漸的成熟化，在不久的未來之中，無線電技術(shù)的肯定是會被普及在我國各個行業(yè)領(lǐng)域之內(nèi)的，因?yàn)闊o限電所帶來的通信優(yōu)勢對我國發(fā)展的推動作用是必須把握住的，因此我國近年來在對無線電技術(shù)的研究和投資不斷擴(kuò)大。

[1]王軍,李少謙.認(rèn)知無線電:原理、技術(shù)與發(fā)展趨勢[J].中興通訊技術(shù),2012.

[2]張小飛.基于無線電監(jiān)測技術(shù)的認(rèn)知無線電頻譜檢測研究[J].通信技術(shù),2010.

[3]陶志福.射頻技術(shù)課程中信號完整性的實(shí)踐教學(xué)[J].動動畫世界·教育技術(shù)研究,2012.

周素芬（1960—），女，北京人，本科，高級工程師，研究方向：無線電發(fā)射技術(shù)。