认知无线电网络new

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1、未来无线网络的发展-认知无线电网络昆明理工大学信自学院通信系彭艺一、无线电技术的概念及发展传统(硬件)无线电软件无线电（SDR）认知无线电（智能无线电CR）1.1传统无线电(硬件无线电HR)在硬件中执行所有的无线电功能，任何功能变化都要求用物理手段实现。所有无线电都能够进行调谐以选取特定(有限制的)频率范围，而改变这种调谐需要一定时间。传统上，在无线电硬件中定义了这些调谐特性，目的是使这些特性可编程化。1.2软件无线电(SDR)软件无线电(SoftwareDefinedRadio)是近几年来提出的一种实现无线通信的新概念和体制。它的核心是：将宽带A／D和D

2、／A变换器尽可能地靠近天线，而电台功能尽可能地采用软件进行定义。软件无线电把硬件作为无线通信的基本平台，对于无线通信功能尽可能用软件来实现。这样，无线通信系统具有很好的通用性、灵活性，使系统互联和升级变得非常方便，这很可能使软件无线电成为继模拟通信到数字通信和固定通信到移动通信之后的无线通信领域的第三次突破。软件无线电在通信系统中，特别是在第三代移动通信系统中的应用越来越成为研究的热点。第三代移动通信系统中的软件无线电技术在第三代移动通信系统所要实现的目标与系统的特点中，最核心的问题是提供不同环境下的多媒体业务及实现包含水、陆、空的全球覆盖。因而它要求实现

3、多种网络的综合：无线网与有线网的综合，移动网与固定网的综合，陆地网与卫星网的综合。这样可以提供全球无缝覆盖，为用户提供在无线与有线环境下统一的业务使用方式，又适应多种业务环境，且与第二代移动通信系统兼容，便于平滑升级。对于通信终端而言，它面对的是多种网络的综合系统，因而需要实现多频多模式终端（手机）。3G中的终端问题第三代移动通信系统可支持的速率为室内静止2Mbit／s，步行移动384kbit／s，车速移动144kbit／s，卫星移动9.6kbit／s，所以手机要适应宽带多业务的要求。软件无线电为通信系统提供一种新型的结构，那就是利用统一的硬件平台，不同的

4、软件来实现不同的功能。只有软件无线电技术才能解决多频多模式多业务终端问题。具体地讲，软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用体现在以下几个方面：（1）为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、模块化的系统结构；（2）智能天线结构的实现，空间特征矢量包括DOA（来波方向估计）的获得、每射频通道权重的计算和天线波束赋形；（3）各种信号处理软件的实现，包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件算法等。3G中的软件无线电应用软件无线电技术是当今计算技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的

5、产物。它在我国提出的第三代移动通信系统TD--SCDMA中，应用就更广泛了。SCDMA系统的基站和终端都采用了高速数字处理器和高速A／D变换器，处理速度高于每秒5千万次，全部基带信号处理和变换都用软件来完成。在SCDMA中软件无线电将实现如下功能：（1）提供一个开放的模块化的系统结构；（2）智能无线的实现；（3）同步检测、建立和保持；（4）用户终端D－QPSK（差分正交移相键控）解调器中的载波恢复、频率校准和跟踪；（5）每码道功率的检测和发射功率控制的实现；（6）接收通道的电平检测和接收增益控制；（7）扩频调制和解调，包括WAtsH（沃什）码和PN（伪随机

6、）码的产生；（8）语音编译码；（9）DTMF（双音多频）、MFC（多频编码）及各种信号的产生和检测；（10）信道编码、复接和分接；（11）发射脉冲成形滤波；（12）SWAP（交换）信令的差错检测；（13）接收信令的差错检测；（14）发射通道的数字预失真；（15）基站收发信机的校准。3G手机广州、北京、上海、沈阳、深圳、秦皇岛、厦门等主要8个奥运城市于2008年8月开卖TD-SCDMA手机，正式拉开中国3G应用的序幕。“视频通话”“手机电视”和“高速无线上网”成为3G特色业务。作为中国首批商用3G手机，三星SGH-L288不仅标志了中国3G时代的来临,更树立

7、了SAMSUNGAnycall在3G终端市场的领导地位。3G标准目前，主流的3G技术有三种制式：分别为WCDMA（联通）CDMA2000（电信）TD-SCDMA（移动）。（1）终端动态选择信道的需求今天，采用同一个无线电，你不能同时利用2.4GHz和5GHz的WLAN信号，除非你实现两个单独的无线路径来处理各自的波形。假设SDR技术将在今后几年内解决这一问题，则下一个技术难点就是找到一个能动态接收或自动发射不同类型波形的SDR解决方案，使它能自适应于本地环境并搜索可用于通信的开放频率。为此，认知（感知）无线电成为学术及研发界的重要课题。CR技术出现背景（2

8、）频谱资源的紧张Staticlicensing:Multiplea