认知无线电系统的演化:第一部分

这个由10个部分组成的系列讨论了“认知”无线电的概念,将无线电收发机与计算机化智能相结合,自动协调设备、网络和服务,以改进功能、互操作和频谱利用率。这个术语起源于生物系统的类比,生物系统通过目标、感官输入和反应行为来维持自身与环境的互动。

认知无线电曾经是少数人的兴趣,现在已经进入“群体思维”的环境,“认知”对许多人来说意味着许多事情。这一概念的延伸已被提出,以解决各种下一代无线起源和当前形式。作者还试图预测FCC的认知无线电规则制定如何结合其实现更高的频谱生产率的倡议进行。

什么是认知无线电?

像许多现代概念一样,“认知无线电”并不是一个全新的概念,而是人工无线电资源管理技术的混合体,这些技术是为了提高无线通信系统的性能而发明的,并在更早的时候得到了验证。简单地说,认知无线电是无线电收发机与计算机化智能的结合,自动协调设备、网络和服务,以改进功能、互操作和频谱利用率。

近年来,无线电在公共频谱上的共存成为热点。它之所以被称为“认知”,是因为它所设想的行为类似于生物实体对其环境的反应,基于目标、感官输入和行为的机制。认知无线电最近成为一个有趣的话题,因为在无线电应用领域有两个重要的变化:

  1. 个人便携式通信服务的增长
  2. 为这些服务提供足够合适的频谱的需要

个人通信已经改变了双向无线电的面貌,从微波中继、一键通和移动电话的世界变成了主流,随时随地为大众提供无线服务。移动电话在20世纪80年代开始了这一革命,但今天的宽带多媒体无线网络把这一旗帜带到了前方。

即使在最初,细胞无线电的本质也决定了某种程度的认知:系统依赖于设备来检测可用的无线网络,与之交互以允许建立连接,并在用户移动时保持连接。移动电话和微型计算机技术是同时出现的,这的确是很幸运的,因为如果没有移动电话技术,今天的许多移动电话技术是不可能出现的。在今天的先进的无线网络,更预计:无线设备可能是部分网络以及客户(如货运网拓扑),他们可能不得不适应各种各样的媒体,利率,和QoS需求,他们可能不得不在频谱共享的经营与其他服务同时最小化干扰。它们甚至可能必须准确地识别它们所在的位置,并通知其他设备或网络。

认知无线电的起源

在有线技术发展近100年之后,无线电已经走过了几个成熟阶段,最近的一个阶段是对信号处理技术的利用,这种技术已被证明是非常成功的,它使利用有线实现宽带传输成为可能。然而,这些技术的采用也迫使无线电工程师与香农达成一致:信息论提高了对带宽资源、链路衰减、功率和噪声地板的意识,这些都是到达和速率的基本限制。这种进入“香农区域”的做法也使人们认识到,频谱是有限的,并非所有的频谱都适合于每个应用程序。

如果把无线“单元”想象成相同直径的同轴电缆,就很容易想象到频谱是有限的。单元/电缆内的个人必须与他人有效共享射频介质,同时尽量减少干扰。有了电线,人们总是可以在固定的使用位置增加更多的电缆,因为频谱是包含的,而且几乎可以无限地重复使用;有了无线技术,频谱的容量就小得多,而且只有在使用较小的单元时才能重复使用。即使是小单元,频谱资源也可能必须在覆盖区域内的大量用户之间进行分配。随着人们对无线宽带连接需求的增加,在缺乏大量新频谱的情况下,随着资源的更好重用和更高的信道频谱效率,细胞必然会变得更小。

最后,人们可能会设想一个“香农沟通卷”(SCV)表达的最大用户数量在一个特定的速度可以持续在一个地理区域一样的香农极限是现在通常用于绑定的“达”和“速度”传输电线。

1934年的《通信法案》确立了联邦通信委员会作为美国公民频谱管理机构的地位,并由此建立了一套许可证制度、规章制度和程序制度,以确保频谱使用的条理性、生产性和高效性。2020欧洲杯夺冠热门从某种意义上说,联邦通信委员会的目标是通过将各种无线电服务的规则一次一个地构建到一个大的规则体系中,来最大限度地提高美国的SC2020欧洲杯夺冠热门V。

第二部分即将到来…

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