基于认知无线电框架的频谱监测系统

系 统通 过 将 监 测 网运 行 模 式 从 １ １ ￣ １ ９ ３ ， 被 动任 务 执 行 转 向长 时 主动 数 据 收集 ， 将数 据 采集 从 手工 碎 片化 转 向 自动连 续 化 ， 从 而 提 高 设备 使 用 效 率 ，降低 设 备 闲 置 率 ；同时 增 强 了监 测 网 管 理 能 力 ，减 轻 运 维 人 员 工作 压 力 ；推 进 频 谱 管 理 从单 维 监 测 数 据 分析 转 向多 维 频 谱 管理 决 策 ；可 以遂 行 干 扰 处 置 、 考 试 保 障 、重 大 活 动 保 障 中 异 常预 警 工 作 ；通 过 认 知 无 线 电
随着世界各国对认知无线电 （ Ｃｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ， ＣＲ） 技
术 的 认 识 不 断提 高 ，它 目前 已成 为业 界 极 为 关 注和 研究 的热 点 ，研 究 重 点 是解 决 对 授 权 频 谱 进 行 “ 二 次 利 用 ” ，增 强频 谱 资 源 分 配 方 式 的灵 活 性 。多无 线 电 系 统 动 态 频谱 分配 与 共 享 技 术 能 显 著 提高 整 体 频 谱 利 用 率 ，从 长 远 看 是提 高 频 谱 利 用 率 的 根 本 方 法 ，需 要 改 变 现 有 频谱 分 配 总 体 结 构 。有 效 的 频 谱 监 测 是 实 现 认 知 无 线 电 的基 础 ，在 “ 互 联 网 ＋”和 大 数
３动态频谱管理
美 国联邦通信委员会 （ Ｆ ＣＣ） 通过监测将利用率较低的
频 谱 从广 播 电视 公 司 手 中 回 收 ，然 后 重 新 拍 卖 ，并 将 拍 卖 所 得 的 一部 分 利 润 作 为 对 那些 自觉 上 交 频 谱 的 广 播 电视 公 司 的
回馈 。
４６ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ ∞ Ａ “。 。
在 传 统 的 固 定频 谱 分 配 策 略下 采 用的 各 种提 高 频 谱 效 率
的方法作用十分有限 ，动态频谱分配策略是解决固定分配策
略 低 效率 频 谱 利 用 问 题 的 重 要 方 法 ，不 论 是 共 存式 频 谱 共 享
还是机会式频谱共享 ，都需要动 态频谱分配策略 ，包括高 ｌ 生
２认知无线电
认 知 无线 电是 实 现 动态 频 谱 分 配 的 关键 技 术 ，是 未来 研
据研究成果的基础上 ，采用认知无线电框 架 ，建设实用化系
统 可 以 为进 一 步开 展 研究 工 作提 供 实践 基 础 。
究的热点 。在频谱共享中 ，次系统都需要进行侦听 ，以确 定
当前 的 空 闲频 谱 ，因此 要 求 参与 共 享 的 次 系 统 能 自 动 感知 所 处 的 频 谱 环 境 ，通 过 智 能 学 习 实 时调 整 传 输 参 数 。感 知 无线
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频谱研究
欧 、 １ ｔ ￣ ３ ， 频 谱 分配 追 求 的 是 能够 根 据 业 务 的需 求 实 现 动 态 分 配频 段 的 目标 ，并提 出 了高 级 频 谱 管理 的理 念 。为 设 备提 供 在 固 定频 段 内查 找 子频 段 的 能 力 ，让设 备 自动 使 用 那 些没
频谱研究 Ｆ ｒ ｅ ｑ ｃ ｙ 。 ｐ
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新 疆 伊犁 眙 萨 克 自治 州无 线 电管 理 局 成 都 华 日通 讯技 术 有
动 态 频谱 接 入 的 应 用 、动 态 频 谱 的 无 线 环 境 和干 扰 度 量 与 测
０引言
技术难度。
电能完成无线电场景分析 、信道状态识别和预测模式 、传输 能量控制和动态频谱管理 。通过 感知外部环境和其他用户的
情 况 ， 自适 应地 调 整 功 率 、频 率 、调 制 、编 码 等 无 线 电特 性 参数 。其 核心 思想 是 通 过 检 测 空 闲 频谱 ，在 不 影 响 主 系 统 的 前提下 ， 智 能地 选 择利 用 这些 空 闲 频谱 ， 从而 提 高频 谱 利 用率 。 在 其 框 架 下 ，各 国 开展 了基 于 认 知 无线 电框 架 的 频 谱 动 态 感 知 研 究 ，并 以此 推 出了 一 系 列基 于 认 知 无 线 电 框 架 频 谱 动态 感知 获 得 数据 所 支持 的 频 谱分 配使 用 策 略 。
量。
要 实 现 频 谱 资 源共 享 ，首 先应 该 具 备 无 线 电 认知 能 力 。
通过认知无线电作用的外部环境 ，包括检测电磁环境 中其他 用户的情况 ， 才能动态地改变无线电特性参数 （ 功率 、频率 、
调 制 、编 码 和 其 他 参 数 等 ），从 而 有 效 利 用 空 闲 频谱 资源 ， 同 时避 免 对通 信 系统 的 干扰 。
１无线 电频谱现状
当 前 无 线频 谱 利 用 的 突 出 问题 是 整 体 频谱 利 用 效 率 低 ， 随着 无 线 通 信 技 术 的 飞 速发 展 和 无 线 通 信 设备 的广 泛 应 用 ， 无 线 电 频 谱 资 源 管 理 面 临着 资 源 短 缺 、分 配不 合 理 和 电 磁 环 境 恶 化 的 严 峻 挑 战 。无 线 电频 谱 的 复 用 ・ Ｉ 生为提 高 频 谱 利 用 率 提 供 了 便 利 ，但 是 其排 他 ・ ｌ 生 和 易 污 染 性 ，决定 了 频 谱 复 用 的
能 和 低 能耗 信 号 处 理 、可 重 配 置 收发 前 端 、宽 带频 谱 测 量 和 实 时 频 谱 分 配与 识 别 。比 较 重要 和 活 跃 的 方 向 有 ：频 谱 测 量 和 模 型 、频 谱 接 入 管 理 技 术 、宽 带 频 谱 测 量 、结构 精 简 和 协 作 的动 态 频谱 接 入 、 可 重 配置 无 线平 台 、 动 态 网络 结 构和 协 议 、