原创认知无线电的发展与现状

 2010-4-28 21:37  2927 23 23 分类: 消费电子

认知无线电的概念起源于Joseph Mitola Ⅲ博士的开创性研究。Mitola博士认为软件定义无线电(SoftwareDefined Radio，简称SDR)是实现认知无线电的理想平台，认知无线电是SDR的智能化。同时，Mitola博士定义了三种不同层次的认知能力，并用术语“有意识的"(aware)，“适应性"(adaptive)和“理想的认知无线电’’(ideal Cognitive Radio)来分别表示它们。

但是到目前为止，被业界最看好的认知无线电的发展方向还是其为解决频谱资源紧张而提供的思路。2003年5月，FCC召开了认知无线电研讨会，讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。此后，FCC从频谱管理的角度出发，认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射机参数的无线电设备。认知无线电的主体可能是SDR设备，但对认知无线电设备而言，不一定必须具有软件或者现场可编程的要求。2004年5月13日，FCC正式发布建议制订规则的通告(Notice of Proposed Rulemaking，简称NPRM)，允许未授权用户在不影响授权用户(如电视接收机)业务的前提条件下，通过基于认知无线电的技术使用电视广播用户没有使用的空闲无线频谱资源。这一规则为极大地推动了认知无线电的发展，在频谱管理部门的政策允许下，认知无线电技术掀起了世界范围的研究热潮。

2004年l O月，电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称IEEE)正式成立IEEE 802．22工作组，这是第一个世界范围的基于认知无线电技术的空中接口标准化组织。IEEE 802．22也被称为无线区域网络(Wireless Regional Area Network，简称WRAN)，系统工作于54 MHz～862 MHz的VHF／UHF频段上未使用的电视广播信道，工作模式为点到多点。该工作组目的是利用认知无线电技术将分配给电视广播的VHF／UHF频带用作宽带接入。

2004年12月，IEEE802．16工作组专门成立了致力于解决共存问题的802．16h工作组。利用认知无线电技术使802．16系列标准可以在免授权频段获得应用，并降低对其他IEEE 802．16免授权频段服务用户的干扰。为了进一步研究认知无线电，IEEE于2005年成立了IEEE 1900标准组，进行与下一代无线通信技术和高级频谱管理技术相关的电磁兼容研究。该工作组对于认知无线电技术的发展及与其他无线通信系统的协调与共存有着极其重要的意义。

不仅标准化组织认识到了认知无线电的巨大潜力，学术界也对认知无线电展开了广泛研究。2005年2月，国际著名学者Simon Haykin发表了关于认知无线电的综述性文章。此文章引起了广泛关注，推动了了学术界对认知无线电技术的研究。

德国Karlsruhe大学的认知无线电研究组研究了基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，简称OFDM)的中心控制频谱池系统。该系统架构由基站和移动用户组成，其应用场景主要集中在OFDM无线局域网(Wireless Local Area Network，简称WLAN)(如IEEE 802．11a／g)和全球移动通信系统(Global System for Mobile CommunicatioIls，简称GSM)网络频谱资源的动态共享。而由微软亚洲研究院与美国加州大学Santa Barbara分校协作的Nautilus项目研究了一个分布式、可伸缩、有效协调的开放式频谱接入ad hoc网络框架。该框架可以不依靠预先定义的公共信道进行业务控制，就能处理频谱的异构性(heterogeneity)。首发通信仿真网，http://www.comsim.cn

其他的高校、组织、研究机构以及工业界也对认知无线电技术展开了广泛的研究。这其中包括了CORVUS(a Cognitive Radio approach for usage of V'mualUnlicensed Spectrum，简称CORVUS)系统，DARPA(Defense Advanced Research Project Agency，美国国防部高级研究计划署)XG(neXt Generation)项目和End to End Efficiency(简称E3)项目等众多大型项目。

从目前国内外的发展势头来看，对认知无线电技术及网络的研究是方兴未艾，特别是2008年11月4同，FCC批准电视系统的空闲频段可以被用于做动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access，简称DSA)使用。因此，认知无线电作为无线通信界的“下一个大事件”(Next Big Thing)，拥有广阔的研究与应用前景。