文档介绍：认知无线电技术频谱管理
目录
前言………………………………………………………………………………(2)
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(一)认知无线电技术提出的背景……………………………………………(3)
(二)认知无线电的历史和概念………………………………………………(5)
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(一)认知无线电频谱政策和标准化工作进展………………………………(8)
(二)认知无线电的频谱管理…………………………………………………(9)
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(一)频谱分配技术……………………………………………………………(12)
(二)认知无线电中的频谱分配模型…………………………………………(13)
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参考文献…………………………………………………………………………(15)
致谢………………………………………………………………………………(17)
认知无线电技术频谱管理
摘要认知无线电技术可以使未经授权的无线通信设备主动发现和合理利用专用授权频段的空闲频谱资源,既能大幅提高频谱利用率,又能有意识地选择合适的工作频带,避免传输中的干扰和冲突,从而提高通信效率。因此认知无线电技术能够缓解开放频谱资源匮乏和大量专用授权频谱利用率低下的矛盾。本文回顾了认知无线电技术的产生的背景以及发展历程,归纳了认知无线电的技术特点、历史和概念,给出了一种认知无线电中的频谱管理过程,对认知无线电中频谱分配进行了分析,其重点是对现有的频谱分配方式进行分类,分析它们各自性能,阐述了频谱管理各个环节的概念、功能和研究现状,包括频谱感知、频谱分析、频谱决策和频谱移动。
关键词认知无线电技术;频谱管理;CR技术;频谱分配;
前言
认知无线电(CR,Cognitive Radio)[1],旨在通过对无线频谱环境的感知,从时间和空间上重新利用那些空闲的频谱,实现动态重用以提高现有频谱资源的利用率,解决目前固定的频谱分配政策导致的频谱资源不合理利用的问题。在CR技术中,通常称工作频段的授权用户为主用户,而认知用户为从用户,从理论上讲,从用户可以在不影响主用户正常通信的基础上随机接入空闲频段,实现有效通信。CR技术需要从本质上改变一直以来的静态频谱分配策略,如何有效动态地管理频谱资源成为CR的关键技术之一。
(一)认知无线电技术提出的背景
由于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(Wireless Local work,WLAN)技术、无线个人域网络(Wireless work,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(Unlicensed Frequency Bands,UFB)工作,例如工业、科学和医用(Industrial, Scientific, and Medical, ISM)频段。
另一方面,一些业务(如电视广播业务等)需要通信网络提供一定的保护,使它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(Licensed Frequency Bands, LFB)以供特定通信业务使用。所以无线电频谱作为一种自然资源,通常是由一种相对固定的频谱分配政策所管理的,例如,频谱资源由各国政府机构管理,按地域和频段长期划分给执照持有者或运营商。在这种频谱资源分配政策的影响下,与授权频段相比非授权频段的频谱资源要少很多,随着WLAN、WRAN无线通信业务的迅猛发展,这些网络所依托的非授权频段已经渐趋饱和。在无线电利用较为广泛的美国,2003年公布的频谱分配图方案显示其频率资源已经濒临枯竭[1]。
近年来很多研究机构在分析监测当前无线频谱使用状况时发现:虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户,但其中大部分频点未能得到充分使用,而某些热点频率又处于超负荷使用状态。图1(a)显示了大部分无线频谱上的信号强度分布情况,可见频谱的利用集中在某几个频谱点上,而大量的频谱却没有被利用。图1(b)显示了美国加州大学伯克利分校无线电研究中心对0~,清楚地显示了这种频谱利用不合理及使用效率低下的情况[2]。而来自美国国家无线电网络研究实验床(National work Research TestbedNRNRT) 项目的一份测量报告[3, 4]则表明,%。根据美国联