《软件无线电原理与技术》课件_第8章.pptx

8.1背景

8.2认知无线电的定义

8.3认知无线电的发展

8.4认知任务说明

8.5认知无线电收发机

8.6认知无线电实现的技术难点

8.7基于认知无线电技术的IEEE802.22WRAN

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8.1背景

频谱是通信能够使用的唯一资源，这种资源的统筹是通过无线电管理机构来确定的。目前采用的是基于静态(固定)频带的分配原则和方案，一般通过政府授权使用，即有专门的频谱管理机构分配特定的授权频段供特定的通信业务使用。此外，还有一些非授权频段，如在20世纪80年代后期美国联邦通信委员会(FCC)

对使用无线电的计算机通信开放了无需申请就可以使用的ISM

(IndustrialScientificandMedical)2.4GHz频段，使得无线网络的使用成为通信领域的一个热点。中国也先后开放了2.4GHz和5.8GHz作为ISM频段。对于ISM波段的通信系统来说，只要功率谱及带外辐射满足要求即可，使用者无需向无线电管理部门申请使用许可证，从而提高了微波波段无线扩频技术的商业价值。但是，

ISM频段的资源非常有限，2.4GHz频段的带宽只有80MHz,而多数无线局域网产品都在这上面工作，且只能采用扩频调制方式。

由于授权频段的独享性和非授权频段的饱和，频谱资源的

紧张已经成为制约无线通信业务发展的瓶颈。另外，在军事通信领域，频谱资源稀缺也在呼唤着新的管理机制和新技术的到来，而且有人断言未来战争的获胜者必将是最善于控制、驾驭和运用电磁频谱的一方。因此频谱的重用技术已经成为现代无线通信的研究内容之一，并有两个基本的研究方向。

一个方向是降低信号的功率谱密度来进行频谱的复用。其典型应用是近年来非常热门的超宽带UWB技术。UWB技术采用频谱重叠的方式占用一段极宽的带宽，并严格限制其信号的发射功率，以尽可能少地给现存系统带来有害干扰。UWB信号可以与现有窄带信号共存和兼容，但是对信号功率谱密度的限制使得UWB系统的通信范围受到了很大限制(在10米左右量级)。

另一个方向是采用灵活的频谱管理技术。虽然从前面的讨论

中我们知道，频谱资源匮乏，但是很多学者通过监测分析当前无线频谱的使用状况发现，虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户，但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限，常常是大部分频点未被使用，而某些热点频率处于超负荷运行。美国联邦通信管理委员会(FCC)充分注意到了这一点，于2002年11月出版了由频谱政策任务组撰写的一份报告。该报告指出，当前分配的绝大多数频谱的利用率是很低的，大约在15%~85%之间。2005年美国对芝加哥地区长期频谱占用情况进行了测量和分析，结果表明在3GHz以下平均利用率仅为5.2%,如图8-1所示。因此FCC认为当前存在的最主要问题并不是没有频谱可用，而是现有的频谱分配方式导致资源没有被充分利用。只有彻底改变当前固定频谱分配政策，部分甚至全部采用动态频谱分配政策，使多种技术可以实现“频谱共享”,才能彻底改变频谱缺乏的问题。

蜂窝电话、专用移动无线通信SMR:ISM(无需中请):

西内呼，SMS无线数传、移动服务器(FMS):

改我识别器、塔康，GPS:业余：

航空雷达、军用：空间/卫星、移动电话、遥测等：

移动卫星、GPS.气象应用：固定、固定移动无线电话： 个人通信系统(PCS)等：

TV增补：无线公共载波、MDS数字电台：

空问操作等：

业余，无线控制系统(WCS)、数字音频无线系统：遥测：

个人通信系统(U-PCS)、ISM(无需申请):

教直电视固定系统(ITFS)、微波多点发送系统(MMDS):监视雷达：

图8-1频谱占用以及利用率

西安电子科技

业余：TV2~6:

空中交通管制、导航：

固定移动电话、业余：TV7~13:

西安电子科技大：

海上移动电话、业余：

固定移动电话、业余：业余，无线定位、电波探测：

西安电子科技大学

TV14~20:

TV21~36:TV37~51:TV52~69:

2500~2686MHz

2686~2900MHz

512-608MHz

608698MHz

1525m-1710MH

1710~1850MHz

928960MHz

960~1240MHz

2200~~2300MHz

216-225MHz

这种电磁频谱利用不足可以用频谱空洞来描述。所谓频谱

空洞，是指分配给授权用户的一个频段，但是在特定的时间和特定的地理位置条件下，这个频段未被授权用户使用，如图8-2所示。得到频谱使用授权的合法用户也称为主用户或既有用