費(fèi)利軍　王亞鴿

摘 要： 認(rèn)知無(wú)線電是通信領(lǐng)域在軟件無(wú)線電概念之后出現(xiàn)的又一新概念，其主要關(guān)注于系統(tǒng)通過(guò)感知操作環(huán)境的變化調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù)。敘述了認(rèn)知無(wú)線電的概念及與軟件無(wú)線電的關(guān)系，對(duì)其構(gòu)架和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，并分析了認(rèn)知無(wú)線電在軍事通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)于我軍通信系統(tǒng)的升級(jí)建設(shè)具有積極作用。

關(guān)鍵詞： 認(rèn)知無(wú)線電； 頻譜感知； 功率控制； 軍事通信

中圖分類號(hào)： TN92?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）17?0036?04

Abstract： The cognitive radio （CR） is a new concept following the software radio in the communication field， and it focu?ses on the adjusting the system running parameters on the basis of sensing surrounding. The concept of CR and its relation with software radio are described in this paper. Its structure and key technologies are introduced. The advantages of CR in the military communication and the challenge it is facing are analyzed. It has a positive role in upgrade construction of the communication systems in China.

Keywords： cognitive radio； spectrum sensing； power controlling； military communication

0 引 言

隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)90年代末期，軟件無(wú)線電（Software Defined Radio，SDR）的概念廣泛流行，并被引入部分通信產(chǎn)品領(lǐng)域，其基本思想是以一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)及模塊化的硬件平臺(tái)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各種功能，把數(shù)字化處理（A/D和D/A變換）盡量靠近天線，通過(guò)軟件算法實(shí)現(xiàn)不同的主流無(wú)線調(diào)制解調(diào)算法。軟件無(wú)線電的出現(xiàn)，將改變目前基于硬件和面向用途的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，主要依賴軟件更新改變硬件配置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新的功能。隨著軟件無(wú)線電的進(jìn)一步發(fā)展，代表第二代技術(shù)的認(rèn)知無(wú)線電（Cognitive Radio，CR）逐漸受到研究人員及工程師的重視。

認(rèn)知無(wú)線電的概念是Joseph Mitola博士于1999年明確提出，主要是對(duì)軟件無(wú)線電的進(jìn)一步深化和發(fā)展，其描述其為“在無(wú)線電資源和通信領(lǐng)域，無(wú)線數(shù)字設(shè)備及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)使用智能計(jì)算方法檢測(cè)用戶通信需求，并根據(jù)需求來(lái)分配適合的無(wú)線電資源、提供最佳的無(wú)線電業(yè)務(wù)”[1]。認(rèn)知無(wú)線電以靈活、智能、可重配置為顯著特征，使用人工智能技術(shù)感知外部電磁環(huán)境，并從環(huán)境中學(xué)習(xí)，能夠有目的地實(shí)時(shí)改變操作參數(shù)（如功率、頻率和調(diào)制方式等），使內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無(wú)線信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的高可靠通信，以及對(duì)有限頻譜資源高效利用。在目前針對(duì)CR研究的眾多描述中，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的版本，該版本建議任何具有自適應(yīng)頻譜意識(shí)的無(wú)線電都應(yīng)該被稱為認(rèn)知無(wú)線電CR，基于此他們將CR定義為基于與操作環(huán)境的交互、能動(dòng)態(tài)改變其發(fā)射機(jī)參數(shù)的無(wú)線電通信系統(tǒng)，具有環(huán)境感知和傳輸參數(shù)自我修改的功能。

CR與SDR二者的主要關(guān)注點(diǎn)有所不同，SDR關(guān)注的是無(wú)線電系統(tǒng)的信號(hào)處理方法、功能實(shí)現(xiàn)方式，而CR則需要感知外部環(huán)境的變化，并根據(jù)變化調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù)。從該意義上講CR是更高層的概念，不僅包括基本的信號(hào)處理方法，還包括根據(jù)相應(yīng)的任務(wù)、規(guī)則和目標(biāo)等進(jìn)行深一步的推理和高層次的規(guī)劃功能，具有一定的自主學(xué)習(xí)能力。綜上所述，CR具有以下特點(diǎn)：對(duì)環(huán)境的感知能力、對(duì)環(huán)境變化的學(xué)習(xí)能力、對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)性、通信質(zhì)量的高可靠性、對(duì)頻譜資源的充分利用、系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)性。

1 認(rèn)知無(wú)線電架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

Mitola提出的概念模型如圖1所示[1?2]，分為硬件、軟件兩大部分。軟件部分主要有基礎(chǔ)軟件、智能軟件。硬件部分主要沿用基本軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)，包括天線、射頻、調(diào)制解調(diào)器、安全模塊、基帶信號(hào)處理以及用戶接口部分。天線主要解決無(wú)線電信號(hào)的接收和發(fā)射；射頻前端包括無(wú)線電信號(hào)的放大及必要變換（A/D數(shù)字化處理）；調(diào)制解調(diào)器主要處理收發(fā)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、信號(hào)均衡等問(wèn)題；基帶處理模塊主要處理網(wǎng)絡(luò)中的各種協(xié)議、控制等，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的兼容；用戶接口部分利用RKRL語(yǔ)言（Radio Knowledge Representation Language）實(shí)現(xiàn)不同接口服務(wù)，并采用支持關(guān)于用戶需要的自動(dòng)推理的方式，更好地為個(gè)人通信服務(wù)。

根據(jù)圖1及相應(yīng)分析可知，實(shí)現(xiàn)探測(cè)并接收外部的射頻信號(hào)，需要以下三個(gè)步驟：首先是進(jìn)行頻譜感知檢測(cè)，分析當(dāng)前空間的電磁環(huán)境及無(wú)線電占用情況；其次進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻譜管理，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境和目標(biāo)任務(wù)，計(jì)算最佳使用頻率并輸出信號(hào)；最后是傳輸功率控制，根據(jù)當(dāng)前電磁環(huán)境、系統(tǒng)使用頻率確定需要發(fā)送的功率水平并發(fā)射。其中前兩個(gè)由接收單元完成，最后一個(gè)由發(fā)射單元完成。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)[3]主要分析如下。

1.1 頻譜感知技術(shù)

頻譜感知技術(shù)是指用戶通過(guò)各種信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理的方法，獲取當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜使用信息，發(fā)現(xiàn)譜空穴，使用戶能利用最優(yōu)化頻譜進(jìn)行通信，提高譜頻的利用率和通信質(zhì)量[4?5]。

根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的不同，頻譜感知技術(shù)可以分為單節(jié)點(diǎn)感知和協(xié)同感知。本地頻譜感知是指單個(gè)認(rèn)知用戶根據(jù)本地射頻環(huán)境，獨(dú)立執(zhí)行某種檢測(cè)算法進(jìn)行頻譜特性標(biāo)志，其檢測(cè)性能以虛警概率以及漏檢概率進(jìn)行衡量。目前單節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)的研究方向主要集中在匹配濾波、能量檢測(cè)法和循環(huán)平穩(wěn)特征檢測(cè)法等方法上，見表1。在復(fù)雜環(huán)境中，只有部分CR用戶能夠檢測(cè)出準(zhǔn)確的頻譜，且不能保證檢測(cè)出的頻譜準(zhǔn)確性。因此一些學(xué)者提出多節(jié)點(diǎn)協(xié)同的頻譜感知方法，通過(guò)頻譜檢測(cè)協(xié)作提高其正確性。協(xié)同感知是指通過(guò)多個(gè)用戶之間的交互與協(xié)作，綜合不同節(jié)點(diǎn)的結(jié)果并進(jìn)行判決。協(xié)同感知可以在一定程度上克服單節(jié)點(diǎn)感知對(duì)本地硬件要求高、容易受干擾等弊端，降低用戶對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求，提高用戶的捷變能力，有效緩解噪聲不確定性問(wèn)題。

根據(jù)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架以及協(xié)作的策略，協(xié)作感知方案可分集中式協(xié)作和分布式協(xié)作。集中式協(xié)作方案中一般由一個(gè)中心基站和多個(gè)參與協(xié)作的認(rèn)知用戶組成，通過(guò)專用控制信道將不同用戶的本地感知信息傳送到中心基站，統(tǒng)一進(jìn)行融合處理、最終判決。在分布式協(xié)作感知方案中不需要中心站，簡(jiǎn)化了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間可以直接交互和信息共享，對(duì)各自感興趣的頻譜做最終判決。該方案的優(yōu)點(diǎn)主要是開銷成本小。

1.2 動(dòng)態(tài)頻譜管理

動(dòng)態(tài)頻譜管理（Dynamic Spectrum Management，DSM），其主要目標(biāo)是通過(guò)自適應(yīng)算法動(dòng)態(tài)分配頻率使用，有效利用RF頻譜[6]。頻譜管理算法設(shè)計(jì)主要是以頻譜感知技術(shù)和功率控制技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)偵測(cè)最適合的頻譜信道，選擇適應(yīng)無(wú)線環(huán)境時(shí)間變化特征的調(diào)制模式，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可能的接收能力提供源到目標(biāo)的調(diào)整，通過(guò)最佳功率水平發(fā)射出去。利用DSM技術(shù)可以提高無(wú)線通信的靈活性，合理規(guī)劃信道使用，避免主要用戶和次要用戶之間的沖突，兼顧公平與效率，合理共享頻譜。

動(dòng)態(tài)頻譜管理主要包括頻譜的辨認(rèn)描述、頻譜可用性的持續(xù)時(shí)間以及頻譜分配方法等方面，其中頻譜分配主要是根據(jù)當(dāng)前感知到的頻譜使用情況，結(jié)合需要接入的頻譜節(jié)點(diǎn)數(shù)目及服務(wù)要求，將適當(dāng)?shù)念l譜通過(guò)相應(yīng)策略分配給一個(gè)或多個(gè)指定用戶節(jié)點(diǎn)。分配算法的設(shè)計(jì)應(yīng)該以高效性、公平性、有效性以及擴(kuò)展性為設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前的算法研究主要集中在基于圖論的方法、基于頻譜交易的方法、基于頻譜拍賣的方法、基于博弈論的方法四個(gè)方面[7]。

1.3 功率控制技術(shù)

在通信系統(tǒng)中發(fā)射功率過(guò)大往往會(huì)干擾其他用戶，功率過(guò)小又會(huì)降低通信的距離和可靠性，發(fā)射功率的幅度必須找到一個(gè)適當(dāng)折中的水平，因此功率控制是每個(gè)通信系統(tǒng)中必須要考慮的問(wèn)題，也是下一代CR系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中功率控制的最優(yōu)化技術(shù)主要有拉格朗日松弛法、經(jīng)典法、二次規(guī)劃法、博弈論和幾何規(guī)劃法等。CR系統(tǒng)中功率控制的方法主要還是在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展，目前的研究方向主要集中在基于對(duì)策論、信息論、博弈論等[8?9]方法上。

在對(duì)策論算法設(shè)計(jì)中，由于在合作對(duì)策中每個(gè)用戶都試圖最大化自己的功率，無(wú)法滿足系統(tǒng)要求，所有主要非合作對(duì)策，可以將多部對(duì)策簡(jiǎn)化為一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，從而將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為Markov過(guò)程，進(jìn)而可以使用傳統(tǒng)成熟算法進(jìn)行分析。基于信息論方法是將系統(tǒng)信道分為多個(gè)獨(dú)立信道，形成信道矩陣，通過(guò)奇異值分解求出各自信道的奇異值，根據(jù)不同奇異值在發(fā)送端分配不同的功率水平，達(dá)到功率傳輸容量和效率的最大化。采用博弈論的方法適合處理具有多用戶的復(fù)雜問(wèn)題，通過(guò)參與用戶的相互交互形成眾多結(jié)合，并進(jìn)行融合后生成最佳決策，能夠使問(wèn)題的爭(zhēng)論達(dá)到一個(gè)均衡點(diǎn)（即Nash均衡）。

2 認(rèn)知無(wú)線電在軍事通信中的應(yīng)用

根據(jù)認(rèn)知無(wú)線電認(rèn)知、重構(gòu)等特點(diǎn)，使用其既可完成通信功能，也可實(shí)現(xiàn)信道搜索、信息偵察以及信號(hào)分析等，甚至在特定條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的測(cè)距、定向，實(shí)現(xiàn)頻譜感知、信道分配、功率控制等方面的優(yōu)化。認(rèn)知無(wú)線電是軟件無(wú)線電的進(jìn)一步發(fā)展，也是軟件無(wú)線電與電子偵察、信息對(duì)抗的有效結(jié)合。這些特點(diǎn)也引起軍方特別關(guān)注，從2004年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）就已經(jīng)提出了以認(rèn)知無(wú)線電為基本思想的下一代無(wú)線通信（XG）項(xiàng)目，并頒布了一套新的建議需求文件。XG項(xiàng)目將為無(wú)線通信系統(tǒng)提供整套設(shè)備，使得無(wú)線通信系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)利用若干暫時(shí)未使用的頻譜資源，而不會(huì)與現(xiàn)有常規(guī)系統(tǒng)和用戶產(chǎn)生沖突。

2.1 現(xiàn)代軍事通信的特點(diǎn)

現(xiàn)代軍事通信與民用通信相比，有若干相同的手段和方法，同時(shí)有更多不同的特殊要求。首先要求能夠抗干擾，在日益復(fù)雜的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，抗干擾能力已經(jīng)成為衡量軍事通信系統(tǒng)的一項(xiàng)最關(guān)鍵指標(biāo)，在某種程度上能夠決定軍事信息戰(zhàn)的勝負(fù)。傳統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究主要集中在信道的優(yōu)化、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信號(hào)處理等方面，通過(guò)擴(kuò)頻、跳頻、跳時(shí)以及由此衍生出的相關(guān)技術(shù)[9]提高信道的抗干擾能力。

另一方面，戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理也是現(xiàn)代軍事通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要方面。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的海、陸、空、天、電磁五維一體的聯(lián)合作戰(zhàn)中，如何有效管理己方的不同軍種、不同盟友之間的通信、雷達(dá)、導(dǎo)航以及電子對(duì)抗等設(shè)備之間的頻率規(guī)劃，已經(jīng)成為各國(guó)軍方極度關(guān)注的問(wèn)題。目前軍方大都采用不同使用方分配固定頻率，進(jìn)行簡(jiǎn)單的戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理。該思路需要在戰(zhàn)斗開始之前，由專門機(jī)構(gòu)花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行固定頻譜規(guī)劃，在形勢(shì)瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)爭(zhēng)中不容易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更改，容易造成戰(zhàn)機(jī)貽誤，并且在實(shí)戰(zhàn)中也暴露出弊端。

2.2 認(rèn)知無(wú)線電的優(yōu)勢(shì)

由于認(rèn)知無(wú)線電的基本思路就是動(dòng)態(tài)利用頻譜資源，因?yàn)槔碚撋峡梢源蠓忍岣邞?zhàn)場(chǎng)頻譜利用率，可以在實(shí)際應(yīng)用中擴(kuò)大整個(gè)通信系統(tǒng)的容量。CR系統(tǒng)經(jīng)過(guò)頻譜感知、頻譜分配等步驟，自身能避讓固定干擾源，具有一定的抗干擾能力，此外還可以通過(guò)采用位置感知技術(shù)，通過(guò)通信雙方相互位置方向的測(cè)定，調(diào)整通信波束的方向，規(guī)劃定向通信，進(jìn)一步增強(qiáng)抑制干擾的能力。

CR不僅能夠提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，同時(shí)通過(guò)適當(dāng)降低發(fā)射功率，提高了抗截獲的能力。由于認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力，在使用中可以對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集和信號(hào)分析，在此基礎(chǔ)上選擇最合適的抗干擾策略（如改變通信信道特性、調(diào)制方式、功率水平、改變跳頻圖案等方式），實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)的主動(dòng)規(guī)避。

在未來(lái)的CR通信系統(tǒng)中，通過(guò)頻譜感知技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所處區(qū)域的戰(zhàn)場(chǎng)所有電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)及分析，對(duì)各自子系統(tǒng)所需頻譜帶寬、當(dāng)前使用頻譜有效性等特征進(jìn)行檢測(cè)，從而快速完成頻譜資源的自動(dòng)分配，例如在實(shí)時(shí)通信的過(guò)程中，可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)頻率使用、干擾等因素自動(dòng)調(diào)整通信頻率，達(dá)到最佳通信的效果。

2.3 面臨的挑戰(zhàn)

目前的軍事通信領(lǐng)域的CR研究和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，存在若干需要解決的問(wèn)題。

（1） 目前對(duì)于CR系統(tǒng)而言大部分研究還僅僅停留在物理層，對(duì)高層次的組網(wǎng)（包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等）方面的研究還較少，未能形成使用CR終端的通用標(biāo)準(zhǔn)，不利于研制方開發(fā)互通產(chǎn)品；

（2） 使用終端的小型化設(shè)計(jì)。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)要求單兵終端必須實(shí)現(xiàn)體積小、長(zhǎng)時(shí)間工作等特點(diǎn)，需要進(jìn)一步進(jìn)行小型化、低功耗設(shè)計(jì)，以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境；

（3） 與現(xiàn)役通信設(shè)備兼容。預(yù)計(jì)未來(lái)CR終端的成本會(huì)比較高昂，可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模裝備，應(yīng)采用逐步更新?lián)Q代的策略。這需要新舊兩代產(chǎn)品之間能夠?qū)崿F(xiàn)互通兼容，要求CR終端設(shè)計(jì)時(shí)要兼容我軍現(xiàn)役通信裝備的大部分頻段、調(diào)制方式等。

3 結(jié) 語(yǔ)

CR技術(shù)是繼SDR之后無(wú)線通信領(lǐng)域的下一個(gè)新概念，對(duì)其研究還處于初始階段。雖然CR技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和誘人的前景，但目前基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域研究還不夠成熟，要解決許多難題，例如需要進(jìn)一步加強(qiáng)CR動(dòng)態(tài)頻譜利用的靈活性，可以嘗試將MIMO技術(shù)引入CR系統(tǒng)中；需要規(guī)范CR技術(shù)的專用協(xié)議，如路由協(xié)議、終端接口等；CR系統(tǒng)需要強(qiáng)大的重配置能力，但是目前的硬件平臺(tái)還不能支持其動(dòng)態(tài)適應(yīng)無(wú)線環(huán)境的要求[10]。

由于SDR在美國(guó)軍方取得相當(dāng)?shù)某晒?，目前各?guó)軍方都正在加緊對(duì)認(rèn)知無(wú)線電各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。我國(guó)應(yīng)抓住機(jī)遇，加大研究力度，力爭(zhēng)形成我國(guó)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)出適合軍隊(duì)實(shí)際需求的CR無(wú)線通信系統(tǒng)及終端設(shè)備，使其能夠快速裝備部隊(duì)并發(fā)揮其卓越的性能，提升我軍戰(zhàn)斗力。

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在未來(lái)的CR通信系統(tǒng)中，通過(guò)頻譜感知技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所處區(qū)域的戰(zhàn)場(chǎng)所有電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)及分析，對(duì)各自子系統(tǒng)所需頻譜帶寬、當(dāng)前使用頻譜有效性等特征進(jìn)行檢測(cè)，從而快速完成頻譜資源的自動(dòng)分配，例如在實(shí)時(shí)通信的過(guò)程中，可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)頻率使用、干擾等因素自動(dòng)調(diào)整通信頻率，達(dá)到最佳通信的效果。

2.3 面臨的挑戰(zhàn)

目前的軍事通信領(lǐng)域的CR研究和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，存在若干需要解決的問(wèn)題。

（1） 目前對(duì)于CR系統(tǒng)而言大部分研究還僅僅停留在物理層，對(duì)高層次的組網(wǎng)（包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等）方面的研究還較少，未能形成使用CR終端的通用標(biāo)準(zhǔn)，不利于研制方開發(fā)互通產(chǎn)品；

（2） 使用終端的小型化設(shè)計(jì)。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)要求單兵終端必須實(shí)現(xiàn)體積小、長(zhǎng)時(shí)間工作等特點(diǎn)，需要進(jìn)一步進(jìn)行小型化、低功耗設(shè)計(jì)，以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境；

（3） 與現(xiàn)役通信設(shè)備兼容。預(yù)計(jì)未來(lái)CR終端的成本會(huì)比較高昂，可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模裝備，應(yīng)采用逐步更新?lián)Q代的策略。這需要新舊兩代產(chǎn)品之間能夠?qū)崿F(xiàn)互通兼容，要求CR終端設(shè)計(jì)時(shí)要兼容我軍現(xiàn)役通信裝備的大部分頻段、調(diào)制方式等。

3 結(jié) 語(yǔ)

CR技術(shù)是繼SDR之后無(wú)線通信領(lǐng)域的下一個(gè)新概念，對(duì)其研究還處于初始階段。雖然CR技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和誘人的前景，但目前基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域研究還不夠成熟，要解決許多難題，例如需要進(jìn)一步加強(qiáng)CR動(dòng)態(tài)頻譜利用的靈活性，可以嘗試將MIMO技術(shù)引入CR系統(tǒng)中；需要規(guī)范CR技術(shù)的專用協(xié)議，如路由協(xié)議、終端接口等；CR系統(tǒng)需要強(qiáng)大的重配置能力，但是目前的硬件平臺(tái)還不能支持其動(dòng)態(tài)適應(yīng)無(wú)線環(huán)境的要求[10]。

由于SDR在美國(guó)軍方取得相當(dāng)?shù)某晒?，目前各?guó)軍方都正在加緊對(duì)認(rèn)知無(wú)線電各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。我國(guó)應(yīng)抓住機(jī)遇，加大研究力度，力爭(zhēng)形成我國(guó)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)出適合軍隊(duì)實(shí)際需求的CR無(wú)線通信系統(tǒng)及終端設(shè)備，使其能夠快速裝備部隊(duì)并發(fā)揮其卓越的性能，提升我軍戰(zhàn)斗力。

參考文獻(xiàn)

[1] MITOLA J， GERALD Q. Cognitive radio： Making software radios more personal [J]. IEEE Personal Communication. 1999 （8）： 6?13.

[2] 朱江，李少謙.認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與協(xié)議體系[J].中興通信技術(shù)，2007（6）：5?8.

[3] 張玉，葛利，嘉赤偉，等.認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26（11）：99?101.

[4] 鄧韋，朱琦.認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中頻譜感知方法的研究[J].通信技術(shù)，2007，40（11）：76?77.

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[6] 文展，曾曉輝，陳果.動(dòng)態(tài)頻譜分配與頻譜共享研究綜述[J].通信技術(shù)，2008，41（7）：60?62.

[7] 王欽輝，葉保留，田宇，等.認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜分配算法[J].電子學(xué)報(bào)，2012，40（1）：149?154.

[8] 徐斌陽(yáng)，李少謙.認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的聯(lián)合功率控制[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，37（5）：649?652.

[9] 趙陸文，周志杰，繆志敏，等.淺析認(rèn)知無(wú)線電在軍事通信中的應(yīng)用[J].無(wú)線通信技術(shù)，2007（4）：31?35.

[10] 劉元，彭端，陳楚.認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2007，40（7）：50?52.

在未來(lái)的CR通信系統(tǒng)中，通過(guò)頻譜感知技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所處區(qū)域的戰(zhàn)場(chǎng)所有電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)及分析，對(duì)各自子系統(tǒng)所需頻譜帶寬、當(dāng)前使用頻譜有效性等特征進(jìn)行檢測(cè)，從而快速完成頻譜資源的自動(dòng)分配，例如在實(shí)時(shí)通信的過(guò)程中，可以根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)頻率使用、干擾等因素自動(dòng)調(diào)整通信頻率，達(dá)到最佳通信的效果。

2.3 面臨的挑戰(zhàn)

目前的軍事通信領(lǐng)域的CR研究和應(yīng)用還處于初級(jí)階段，存在若干需要解決的問(wèn)題。

（1） 目前對(duì)于CR系統(tǒng)而言大部分研究還僅僅停留在物理層，對(duì)高層次的組網(wǎng)（包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等）方面的研究還較少，未能形成使用CR終端的通用標(biāo)準(zhǔn)，不利于研制方開發(fā)互通產(chǎn)品；

（2） 使用終端的小型化設(shè)計(jì)。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)要求單兵終端必須實(shí)現(xiàn)體積小、長(zhǎng)時(shí)間工作等特點(diǎn)，需要進(jìn)一步進(jìn)行小型化、低功耗設(shè)計(jì)，以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境；

（3） 與現(xiàn)役通信設(shè)備兼容。預(yù)計(jì)未來(lái)CR終端的成本會(huì)比較高昂，可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模裝備，應(yīng)采用逐步更新?lián)Q代的策略。這需要新舊兩代產(chǎn)品之間能夠?qū)崿F(xiàn)互通兼容，要求CR終端設(shè)計(jì)時(shí)要兼容我軍現(xiàn)役通信裝備的大部分頻段、調(diào)制方式等。

3 結(jié) 語(yǔ)

CR技術(shù)是繼SDR之后無(wú)線通信領(lǐng)域的下一個(gè)新概念，對(duì)其研究還處于初始階段。雖然CR技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和誘人的前景，但目前基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域研究還不夠成熟，要解決許多難題，例如需要進(jìn)一步加強(qiáng)CR動(dòng)態(tài)頻譜利用的靈活性，可以嘗試將MIMO技術(shù)引入CR系統(tǒng)中；需要規(guī)范CR技術(shù)的專用協(xié)議，如路由協(xié)議、終端接口等；CR系統(tǒng)需要強(qiáng)大的重配置能力，但是目前的硬件平臺(tái)還不能支持其動(dòng)態(tài)適應(yīng)無(wú)線環(huán)境的要求[10]。

由于SDR在美國(guó)軍方取得相當(dāng)?shù)某晒?，目前各?guó)軍方都正在加緊對(duì)認(rèn)知無(wú)線電各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。我國(guó)應(yīng)抓住機(jī)遇，加大研究力度，力爭(zhēng)形成我國(guó)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)出適合軍隊(duì)實(shí)際需求的CR無(wú)線通信系統(tǒng)及終端設(shè)備，使其能夠快速裝備部隊(duì)并發(fā)揮其卓越的性能，提升我軍戰(zhàn)斗力。

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[7] 王欽輝，葉保留，田宇，等.認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中頻譜分配算法[J].電子學(xué)報(bào)，2012，40（1）：149?154.

[8] 徐斌陽(yáng)，李少謙.認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的聯(lián)合功率控制[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，37（5）：649?652.

[9] 趙陸文，周志杰，繆志敏，等.淺析認(rèn)知無(wú)線電在軍事通信中的應(yīng)用[J].無(wú)線通信技術(shù)，2007（4）：31?35.

[10] 劉元，彭端，陳楚.認(rèn)知無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2007，40（7）：50?52.