認(rèn)知無線電動(dòng)態(tài)頻譜分配課件
單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,認(rèn)知無線電,認(rèn)知無線電,1,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,認(rèn)知無線電的概念和原理,認(rèn)知無線電系統(tǒng)的特性,功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,2,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,無線頻譜現(xiàn)狀：,頻譜資源緊張，很多國家差不多已經(jīng)將可用頻譜資源分配完畢留給新系統(tǒng)、業(yè)務(wù)和技術(shù)的頻譜很少甚至沒有頻譜可分配,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景無線頻譜現(xiàn)狀：,3,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,上圖是美國紐約的頻譜利用情況：,頻譜利用率僅15%-20%（授權(quán)頻譜）認(rèn)知無線電的發(fā)展背景上圖是美國紐約的頻譜利用情況：,4,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,頻分復(fù)用,時(shí)分復(fù)用,蜂窩小區(qū),如何才能提高頻譜利用率呢？,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景頻分復(fù)用如何才能提高頻譜利用率呢？,5,認(rèn)知無線電的發(fā)展背景,傳統(tǒng)技術(shù)在一定程度上提高頻譜利用率和傳輸容量，即便如此，頻率資源問題仍舊突出認(rèn)知無線電的提出在一定程度上減緩了頻率資源短缺問題認(rèn)知無線電的發(fā)展背景傳統(tǒng)技術(shù)在一定程度上提高頻譜利用率和傳輸,6,認(rèn)知無線電的概念和原理,概念的提出,：,認(rèn)知無線電(Cognitive Radio)這個(gè)術(shù)語首先是Joseph Mitola在軟件無線電概念的基礎(chǔ)上提出的。
其核心思想是CR具有,學(xué)習(xí),能力，能與周圍環(huán)境,交互,信息，以感知和利用在該空間的可用,頻譜,，并限制和降低沖突的發(fā)生認(rèn)知無線電的概念和原理概念的提出：,7,認(rèn)知無線電的概念和原理,兩個(gè)概念：,FCC認(rèn)為：“CR是能夠基于對其工作環(huán)境的交互改變發(fā)射機(jī)參數(shù)的無線電”,Simon Haykin則從信號(hào)處理的角度出發(fā)，認(rèn)為：“CR是一個(gè)智能無線通信系統(tǒng)它能夠感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)(比如傳輸功率、載波頻率和調(diào)制技術(shù)等)，使其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無線信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性變化，以達(dá)到以下目的：任何時(shí)間任何地點(diǎn)的高度可靠通信；對頻譜資源的有效利用認(rèn)知無線電的概念和原理兩個(gè)概念：,8,認(rèn)知無線電的概念和原理,基本原理,CR設(shè)備對周圍環(huán)境感知、探測、分析，這種探測和感知是全方位的，應(yīng)對地形、氣象等綜合信息也有所了解由此圖也可得出，CR是高智能設(shè)備，應(yīng)包含一個(gè)智能收發(fā)器有了足夠的人工智能，它就能吸取過去的經(jīng)驗(yàn)對實(shí)際情況進(jìn)行響應(yīng)，過去的經(jīng)驗(yàn)包括對死區(qū)、干擾和使用模式等的了解它的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向應(yīng)用的真正原因認(rèn)知無線電的概念和原理基本原理,9,認(rèn)知無線電的概念和原理,關(guān)鍵技術(shù),頻譜檢測,匹配,濾波器,法,能量檢測法,循環(huán)平衡特定檢測法,自適應(yīng)傳輸技術(shù),OFDM,UWB,頻譜管理,目前各種基于CR的頻譜管理思想和管理規(guī)則仍在研究之中。
認(rèn)知無線電的概念和原理關(guān)鍵技術(shù),10,認(rèn)知無線電系統(tǒng)的基本特性,認(rèn)知無線電系統(tǒng)框圖,認(rèn)知無線電系統(tǒng)的基本特性認(rèn)知無線電系統(tǒng)框圖,11,CRS基本特性-獲取信息,獲取信息的基本成分：,CRS運(yùn)行無線電環(huán)境：,例如，當(dāng)前頻譜使用情況，指示可用無線電系統(tǒng)，使用中的分配頻段，無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，干擾水平等CRS地理環(huán)境：,例如，CRS或其他無線電系統(tǒng)設(shè)備的位置和其天線方向，CRS用戶在地理位置上的分布等CRS基本特性-獲取信息獲取信息的基本成分：,12,CRS基本特性-獲取信息,CRS自身內(nèi)部狀態(tài)：,自身配置（比如，無線電使用的頻帶，禮儀），流量負(fù)載分布，傳輸功率已建政策,比如，CRS應(yīng)該避免對其他無線電系統(tǒng)造成有害干擾這樣的約束政策使用方式,用戶需求,高帶寬，低延時(shí)，費(fèi)用低CRS基本特性-獲取信息CRS自身內(nèi)部狀態(tài)：,13,CRS基本特性-獲取信息,獲取信息的方法：,從無線電系統(tǒng)設(shè)備中收集信息,地理定位,頻譜感應(yīng),頻譜空穴數(shù)據(jù)庫接入,認(rèn)知輔助信道的接入,CRS基本特性-獲取信息獲取信息的方法：,14,基于信道選擇和自適應(yīng)功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配,綠色的點(diǎn)代表認(rèn)知用戶，藍(lán)色的點(diǎn)代表主用戶，紅色的代表基站,基于信道選擇和自適應(yīng)功率控制的動(dòng)態(tài)頻譜分配綠色的點(diǎn)代表認(rèn)知用,15,h(i,b)：認(rèn)知用戶i到基站的鏈路增益。
G(i,m):認(rèn)知用戶i發(fā)射端到授權(quán)用戶接收端m的鏈路增益A(I,k):頻段分配矩陣,p,ik:,:認(rèn)知用戶i接入頻段k時(shí)的發(fā)射功率,認(rèn)知用戶i接收端信噪比,（1）,認(rèn)知用戶i在頻段k上的吞吐量：t(i,k)=log,2,(1+sink(i,k)(2),授權(quán)用戶m受到認(rèn)知用戶i的干擾I,m,=A(i,k)p,ik,G(i,m)(3),效用函數(shù) Ulity=U1-Itotal (4),U1:所有認(rèn)知用戶i的吞吐量之和,Itotal：所有主用戶所受到的干擾之和,h(i,b)：認(rèn)知用戶i到基站的鏈路增益認(rèn)知用戶i接收端信,16,算法思路步驟：,1認(rèn)知用戶i在接收端監(jiān)聽所有信道信息，將得到的參數(shù)傳給發(fā)送端2發(fā)射端根據(jù)收到的參數(shù)值和信道占用情況求出認(rèn)知用戶i的發(fā)射功率3根據(jù)上述的參數(shù)得到認(rèn)知用戶i在所有信道K上的效用函數(shù)Ulity,4根據(jù)效用函數(shù)值Ulity 來選擇信道，即選擇效用函數(shù)值最大的信道進(jìn)行傳輸5判斷所有認(rèn)知用戶是否選擇完畢，沒有則繼續(xù)進(jìn)行，完畢則進(jìn)入第6步,6判斷是否達(dá)到納什均衡，若達(dá)到則算法結(jié)束算法思路步驟：,17,認(rèn)知無線電動(dòng)態(tài)頻譜分配課件,18,。
