超密集無線協同認知網路

『壹』 感知無線是什麼

線電通信頻譜是一種寶貴的資源，目前的頻譜管理主要存在3個方面的矛盾情況：頻譜使用是動態的，但頻譜分配是固定的；頻譜是稀有資源，但頻譜利用率不高，且存在大量空閑；可分配頻譜很少，但無線通信業務量和新技術在快速發展，頻譜需要量也在快速增長。

導致這些矛盾的根本原因在於固定分配頻譜方案和獨占頻譜使用權（即業務接入權或頻譜准入權）原則，因此有必要改變目前的頻譜分配和頻譜准入的管理辦法，目前ITU和FCC等無線電法規部門都已開始討論和研究這個問題。但由於固定頻譜分配方案過去在頻譜規范管理方面曾發揮過很好的作用，同時存在巨大的經濟和政治背景，短期內改變這種狀況很困難。

因此，現階段最實際的辦法是通過改變業務接入權或頻譜准入權，以開放頻譜使用、提高頻譜使用效率和充分利用空閑頻譜。特別是如果能夠將已分配但大量空閑的頻譜資源加以合理利用，目前頻譜資源的緊張狀況將得到極大的改善；在軍事通信對抗環境，往往既定的通信傳輸頻段因被敵方干擾或傳播環境惡劣而無法通信，必須尋找可以利用的空閑頻譜進行通信。這樣，迫切需要一種技術來解決開放頻譜和提高頻譜利用效率問題。

目前已有一些提高頻譜利用效率的方法，但不能從根本上解決問題，另外開放頻譜必須保護已購買頻譜者的利益，同時不能對授權使用該頻譜的業務和系統產生嚴重的干擾，影響它們的正常通信。感知無線電（Cognitive Radio，CR）提供了一種按伺機的方式共享和利用頻譜的手段，它可以有效地解決這兩個問題。目前採用的是基於頻譜授權的靜態頻帶分配的原則。隨著無線通信技術的高速發展，頻譜資源貧乏的問題日益嚴重，然而絕大多數國家的頻譜資源利用率卻不容樂觀[1]。認知無線電技術正是基於這一問題提出的。認知無線電是一種用於提高無線電通信頻譜利用率的新的智能技術。具有認知功能的無線通信設備可以感知周圍的環境，再利用已經分配給授權用戶，但在某一特定的時刻和環境下並沒有被佔用的頻帶，即動態再利用「頻譜空穴」；並能夠根據輸入激勵的變化實時地調整其傳輸參數，在有限信號空間中以最優的方式有效地傳送信息，以實現無論何時何地都能保證通信的高可靠性和無線頻譜利用的高效性[2]。認知無線電的一個基本的認知周期要經歷三種基本過程：感知頻譜環境；信道識別；功率控制和頻譜管理。其中，認知無線電的首要任務是感知頻譜環境，即頻譜空穴的檢測和選擇。

2 頻譜環境的感知

感知頻譜環境是認知無線電首要的任務，它體現了認知無線電最顯著的特徵：能夠感知並分析特定區域的頻段，找出適合通信的頻譜空穴。目前，認知無線電可能最先使用的兩個頻段是超高頻電視頻段400MHz-800MHz和已分配較少的3GHz-10GHz頻段[3]。但不可否認的是，隨著認知無線電技術的發展，會有更多的已分配頻段供認知用戶使用。可見，認知無線電將會面對不同種類的用戶，也就要求不同的靈敏度和感知速度，因此頻譜環境的檢測方法也有所不同。目前研究較多的方法有：匹配濾波器法、能量檢測法、循環平穩特定檢測法等等。

3 極弱信號的檢測問題

在認知無線電網路中，極有可能出現接收機的位置距離原始發送機太遠，以至於它們從邊緣開始接受信號的情況。此時，頻譜環境的感知可歸類為極弱信號的檢測問題。我們不僅可以通過改進頻譜檢測法來提高弱信號的檢測概率，還可以引入「協同機制」來更好地改善極弱信號的接收問題。

我們建立一個簡單的模型來說明協同機制的原理，如圖3所示，接收機R距離授權發送機P很遠，只能從P用戶功率邊緣上接受信號，即接收極弱的信號。此時C1進行頻譜檢測後，極有可能誤認為該頻帶是頻譜空穴。為了防止對授權用戶P造成干擾，我們引入協同機制。假設存在認知用戶C2滿足條件：C2處於P發射的功率主瓣范圍內，並且C2與P 之間的距離相對於R 與P 更近。這時，由C2 作為C1 的中繼點來感知P的發射功率，則能比較准確地分辨出P是否在和R進行通信。C1將數據包發送給C2，由C2 來轉發，如果P 與R 正在通信，C2 就返回給C1一個信息，由C1決定是否等待或是尋找另外的頻譜空穴。這樣，C1 和C2就構建了協同的關系，使C1 更快更准確地感知頻譜環境。上述的模型是比較簡單的情況，只考慮了兩個認知用戶。當模型更復雜些，例如多用戶的感知網路時，就必須考慮怎樣建立協同機制的問題了。一些文獻給出了相關討論，提出在多用戶的感知網路中，兩兩綁定的協同機制是比較實用的，即每兩個認知用戶為一組，相互協同完成頻譜環境的感知[7]。該協同機制在很大程度上提高了感知頻譜環境的准確性與效率，並且實現起來也比較容易.

5 感知無線電是一種無線電系統，它能夠自動地檢測周圍的環境情況，智能地調整系統的參數以適應環境的變化，在不對授權用戶造成干擾的條件下從空間、頻率、時間等多維地利用空閑頻譜資源進行通信。它區別於其他傳統無線電系統的主要特點是：對環境情況的感知能力、對環境變化的自適應性、系統功能模塊的可重構性、自主地工作和運行等。

感知無線電技術是無線電發展的一個新里程碑，其應用會帶來歷史性的變革。對於頻譜管制者而言，該技術可以大大提高可用頻譜數量，提高頻譜利用率，有效利用資源；對於頻譜持有者而言，利用該技術可以在不受干擾的前提下開發二級頻譜市場，在相同頻段上提供不同的服務；對設備廠商而言，該技術可以帶來更多的機會，具備感知無線電功能的設備將更具競爭力；對終端用戶而言，可以帶來更多帶寬，在感知無線電技術成熟後，用戶則可以享受到單個無線電終端接入多種無線網路的優勢；在軍事通信方面，根據感知無線電的特點可以「見縫插針」地利用空閑頻譜通信，提高通信的可靠性和對抗能力。因此，感知無線電技術必將是未來無線通信的一個重要發展方向，為無線電資源管理和無線接入市場帶來新的發展契機和動力。

6認知無線電技術的發展現狀

目前，CR主要出於初級階段，各項理論和技術處於研究和探索中，但它已得到了各界的關注，很多著名學者和機構投入到它的研究中。啟動了很多正對此的研究項目，最引人注目的是IEEE802.22工作組的工作，該工作組制定了利用空閑電視頻段進行寬頻無線接入的技術標准，這是第一個引入認知無線電概念的IEEE技術標准化活動。無線電知識描述語言也應運而生，驚奇CR的主要目標是提高頻譜利用率，研究預計，頻譜利用率將提高3% 到10%。它的長遠目標是與各項技術更好的結合，滿足日益增長的用戶對頻譜的需求，目前，認知無線電技術炙手可熱，應用前景一片大好。

綜上可知，認知無線電技術使無線通信設備具有發現頻譜空穴並合理利用空穴的能力，可以實現高效靈活的頻譜資源配置和工作狀態調整。認知無線電首要的任務是感知頻譜環境，本文對比分析了三種頻譜檢測的方法：匹配濾波器法、能量檢測法和循環平穩特性檢測法，針對其優缺點給出了各自適用的環境。另外，本文還介紹了「協同機制」用於改善極弱信號的接收問題。我們相信，隨著科

技發展和CR技術成熟，在不久的未來，認知無線電將有效地服務於人們的生活

『貳』 5G關鍵技術到底有哪些

1、新型多址。

eMBB場景的多址接入方式應基於正交的多址方式，非正交的多址技術只限於mMTC的上行場景。這就意味著，eMBB的多址技術將更可能採用DFT-S-FDMA和OFDMA.而華為SCMA、中興MUSA和大唐的PDMA等將在2017年競爭mMTC的上行多址方案。

2、高頻段通信：需統一劃定。

未來5G系統將面向6GHz以下和6GHz以上全頻段布局，以綜合滿足網路對容量、覆蓋、性能等方面的要求。目前，6GHz以下的低頻段擁擠不堪，6GHz以上的高頻段研發不足，這是對未來海量的5G頻譜需求最大的挑戰。

3、新型多載波：三種技術呼聲最高。

5G新空口多載波技術將全面滿足移動互聯網和物聯網的業務需求。選擇新的波形類型時有許多因素要考慮，包括頻譜效率、時延、計算復雜性、能量效率、相鄰信道共存性能和實施成本。

4、先進編碼調制：Polar碼還需錘煉。

Turbo Code 2.0、LDPC、Polar編碼方案各有千秋，在編碼效率上均可以接近或「達到」香農容量，並且有著低的編碼和解碼復雜度，對晶元的性能要求和功耗都不高。

5、全雙工：模型深入分析驗證。

全雙工技術可以使通信終端設備能夠在同一時間同一頻段發送和接收信號，理論上，比傳統的TDD或FDD模式能提高一倍的頻譜效率，同時還能有效降低端到端的傳輸時延和減小信令開銷。全雙工技術的核心問題是如何有效地抑制和消除強烈的自干擾。

『叄』 認知無線網路的內容簡介

《認知無線網路》共7章，內容包括認知無線網路的基本概念、基本原理和主要特點，環境感知、數據挖掘、智能決策和網路重構等認知無線網路關鍵技術，及認知無線網路的典型系統的組成、介面和工作原理。
《認知無線網路》可作為高等學校通信工程、信息工程、計算機工程、電子工程、系統工程和其他相近專業的高年級本科生和研究生教材，也可供相關專業的教師和科研人員參考。

『肆』 什麼是認知網路

認知網路是一種智能網路。它能夠感知外部環境，通過對外部環境的理解與學習，實時調整通信網路內部配置，智能地適應外部環境的變化。

認知網路所要研究的核心問題主要包括：環境分析及感知、環境自適應理論研究及其組織運用理論研究等。其關鍵技術包括：環境感知技術、數據挖掘技術、智能決策技術、網路可重配置等。

『伍』 UDN（超密集組網）應用場景是哪些

UDN（超密集組網）應用場景包括機場、密集住宅、密集商業區和街區、校園、大型集會、體育場、地鐵等。

但隨著5G使用頻段的升高，5G宏基站信號在穿透牆壁時相比4G衰減更大，室內信號覆蓋難度凸顯。室外5G宏基站信號在穿透磚牆、玻璃和水泥等障礙物後只能提供淺層的室內覆蓋，無法保證室內深度覆蓋所需要的良好體驗，因此需要更多的小微基站。

(5)超密集無線協同認知網路擴展閱讀：

超密集組網的主要問題：

1、系統干擾問題。在復雜、異構、密集場景下，高密度的無線接入站點共存可能帶來嚴重的系統干擾問題， 甚至導致系統頻譜效率惡化。

2、移動信令負荷加劇。隨著無線接入站點間距進一步減小， 小區間切換將更加頻繁，會使信令消耗量大幅度激增，用戶業務服務質量下降。

3、系統成本與能耗。為了有效應對熱點區域內高系統吞吐量和用戶體驗速率要求，需要引入大量密集無線接入節點、豐富的頻率資源及新型接入技術， 需要兼顧系統部署運營成本和能源消耗， 盡量使其維持在與傳統移動網路相當的水平。

4、低功率基站即插即用。為了實現低功率小基站的快速靈活部署， 要求具備小基站即插即用能力，具體包括自主回傳、自動配置和管理等功能。

『陸』 「opm」是什麼意思

OPM是適機認知無線網路。

OPM技術精要是基於認知無線網路（Cognitive Networking）的概念和方法，也即適機動態地使用網路資源：包括頻譜資源和無線站點。相比較而言，傳統的無線網路方法則一般基於網路資源可預知／可分配的假設。

認知無線網路應將網路性能的觀察（或者代理觀察）作為決策處理過程的輸入，然後將可作用於網路中可調元素的一些列行為作為輸出。

理想情況下，一個認知無線網路應該具有前瞻性（預測）而不僅僅是反應式的處理，它應該在問題出現之前就嘗試矯正修整。此外，認知無線網路還應該具有擴展性和靈活性，以支持未來改善的網路架構和新增的網路元素。

OPM特點：

認知網路指網路能夠感知外部壞境，通過對外部環境的理解與學習，實時調整通信的內部配置，智能地適應外部環境的變化。

認知無線電是認知網路的一種特例，它更多考慮頻譜資源的利用；而認知網路更加重視整個網路的性能和系統總體目標。認知網路涉及數據傳輸過程中的所有網路元素，包括子網、路由器、交換機、終端、加密機制、傳輸媒體和網路介面等，涵蓋整個網路。

認知網路的總體目標是在較長的運行時間內以較低代價提供更好的網路端到端性能，包括資源使用效率、服務質量、安全性、可管理性等。

『柒』 認知無線網路與認知無線電網路是不是一回事

無線網路和無線電網路都是通過無線傳播，但頻段、頻率等參數不同。

『捌』 6G被研究人員稱為 「無線認知」，這將意味著什麼

目前世界的通信行業5G處於才剛剛鋪開，准備大面積覆蓋的前夕，現在談論6G對於我們現在的生活可能還過於遙遠，但是在2019年，中國的6G已經開始了研發，今年蘋果也加入了6G聯盟致力於研發6G網路，而在研究員中提出了一個很有意思的設想和願景，那就是“無線認知”。

上面的這個假設便是達到“無線認知”的一個利用方式，當然一切設想和願景是美好的，具體的發展前景還是需要眾多的科研人員去研究和開發。

通信行業的技術突破基本都是基於傳輸距離，傳輸介質，傳輸速度這三個方向，即2G做到實時通話，3G能傳輸圖片，4G做到低延遲傳輸視頻，5G做到遠程無人操控，通信行業從來都是一個提供大家發展的平台，提供了更高的帶寬和更低的延遲，而在這之上發展出來的各種功能是市場和社會的需求，當掌握了這個平台的根基，就掌握了市場和社會的發展趨勢，所以6G發展，未來可期。