2.6认知循环
认知无线电是建立在软件无线电平台之上的一个智能无线通信系统,它能够感知外部环境、使用边了解边累积的方法对外部环境进行学习,并根据外部环境提供的激励,对运行参数(如传输功率、载波频率、调制方式等)进行相应的修改,从而达到内部状态的自适应调整 。其主要目的就是提高无线通信的可靠性和提高无线频谱资源的使用效率 。
认知无线电系统感知学习循环的完整过程如图8所示 。图8中,外部世界提供激励,认知无线电对这些激励进行处理和分析,从而提取有益于提高其系统性能的相关信息 。比如,它可以通过分析全球定位系统参数,或者加上亮度以及温度决定通信环境是在室内还是室外等等 。这种处理发生在认知循环的观察阶段,对引入和发出的信息进行分析来获得容量情况,包括分配给用户或是用户所需要提供的容量 。有时候这需要必要的前后相关信息来推测通信的突发性以及相关的内在通信任务 。基于上述信息,认知无线电系统进行通信资源的规划分配,做出决策,启动接入控制过程,开始通信,并基于信息和学习规则调整通信系统状态以达到最优性能,然后再开始下一轮感知(观察),这是一个循环过程 。
2.7认知无线电礼仪
认知无线电能进行有序地工作是因为它有一整套来规范行为的无线电礼仪规则,这是一组由射频频段、空中接口、协议、空时模型以及为缓解频谱使用紧张而制订的高层协商规则所组成的规范模式 。频谱租用程序、用户优先级策略和无线电知识描述语言等都为频谱的统筹规范使用提供了保障,为实现认知无线电的频谱共享提供规范 。认知无线电礼仪协议在频谱有效和混乱之间进行权衡,使得所有的应急服务、政府、个人和商业用户可以主动或被动地共享该协议的成果 。
频谱租用程序是一种类似于握手协议的协商程序 。频谱出租者首先发送出租频谱的信号,里面包含一些诸如频率、带宽、可以使用的时间段以及价格等相关信息;租用者在收到信号后,给对方发送意向信号,里面列举了自己所希望达到的要求;双方经协商后,最后达成一致,从而完成一个简单的频谱租用程序 。同理,也可以反过来,由租用者事先发出频谱需求信息 。
用户优先级策略是为了提高频谱治理的高效性和保障社会通信的有序性 。应急服务、政府部门、商业客户及个体用户等各种用户应该具有不同的优先级 。例如应该首先考虑警方、消防和医疗急救等社会紧急事务,把他们的优先级设定为最高 。现有的频谱分配特征确定了默认的频谱使用优先级 。通过频谱治理者的授权可以改变全局或局部的优先级 。这个协议答应分配一个用户、一个频道或者一个有非凡优先级(用户、时间、空间、频率)的组合 。
认知无线电为人性化服务提供了巨大的潜能,但是频谱共享礼仪规则的制订十分耗费人力 。部分原因是由于没有统一的表示无线电知识的方式,限制了认知无线电对网络和用户的响应 。RKRL可能会有助于更好地提高该过程的自动化 。
2.8无线认知网络
随着认知无线电的发展和深入研究,Motorola及Virginia Tech等公司提出了无线认知网络的概念,他们认为无线认知网络是一种具有认知能力的网络,能够感知网络当前的状况,并根据当前的状况来计划、决定并行动,也就是说可以自我配置来响应和动态自适应操作和环境的改变 。自我配置的主要功能组成是自我意识和自动学习,通过具有网络意识的中间件和网络各组成部分分布式交叉来实现 。无线认知网络能最大化操作者的能力 。认知无线电作为节点构成智能的认知无线网络,是网络的核心 。
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