Cognitive Radio Technology认知无线电技术简述

认知无线电 解决频谱稀缺spectrum scarcity问题

Cognitive Radio Technology

CRT被嵌入到智能设备中，这些设备可以感知环境的频谱波段，并利用可用的频谱波段。这种智能设备被称为CR设备。

CR设备一起构成一个认知无线电网络（CRN），两种用户：

• Primary user（PU) 使用授权的频谱，绝对的优先权
• Secondary user (SU) 使用未授权的频谱，或使用空闲的授权频谱；有保证PU优先通信并不受干扰的义务。
  所以，频谱感知Spectrum sensing至关重要：感知PU的存在，以及频谱的使用情况，来避免给PU造成干扰。

1.Spectrum Sensing

频谱感知用来监测频谱波段和识别未使用部分的频谱，SU需要具备的三个功能：

• PU检测（PU detection): 每个SU监视和观察其本地环境，并与邻近的SU交换观测信息。根据所观察到的和相邻的信息，SU决定是否存在PUs的活动，然后确定可用的频谱波段。
• 协同（Cooperation）: 由于CRN缺少一个中央网络实体，因此su与邻近的su交换其对本地环境的观测信息，以提高PUs活动的感知精度和频谱的可用性。
• 感知控制（Sensing Control）：传感控制:该功能执行两项任务。首先，它使各SU能够根据网络的动态情况进行自适应感知操作。其次，它协调SUs的协同感知操作，以防止对PU活动的误检测。

2.Spectrum Decision

频谱决策功能负责选择最合适的频谱供机会使用，并通过使用从频谱感知功能接收到的信息来避免干扰PU。。在为SUs选择一个频带时，频谱决策函数根据SUs的服务质量(QoS)要求，如带宽、PU利用率水平和信道质量来选择一个频带。频谱决策函数通过等待PU活动停止或切换到另一个可用的频谱波段来避免对PU的干扰。为了从一个频谱切换到另一个频谱，spectrum handoff功能被调用。

3.Spectrum Sharing

一旦通过频谱决策功能选择了频谱，它应通过确定其传输功率为SU分配频谱带，以免PU受到干扰，并确定SU应该何时使用频谱带。而且，在CRN中，由于频谱的共享性质，多个SU可能试图同时访问同一频谱，这可能导致SU之间的干扰。因此，SUs之间需要尝试协调的传输。在这方面，频谱共享功能根据网络的动态情况向SU提供自适应资源分配，通过避免对PU的干扰协调SUs的多路访问并维持SUs的OoS。频谱共享功能在通信会话的中间和每个频谱带内执行。

4.Spectrum Mobility

只要PU没有利用它的频谱，SUs就可以利用PU的许可频谱。如果在SU的使用期间PU出现在它的频谱波段上,SU必须腾出当前的频谱波段并继续在另一个可用的频谱波段传输,这就是所谓的频谱移动。频谱移动性导致了一种CRN中新型的切换，即Spectrum hand-off（频谱切换：SUs将它们的传输从当前的频谱波段转换到另一个频谱波段）。在CRN中，频谱切换发生在三种情况下。首先，在当前频谱波段检测到PU活动。其次，SU的运动导致失去连接，当前频谱波段不再可用。第三，现有的频带已不能满足SU的QoS要求。