Hva er kognitiv radio?

- En oversikt eller tutorial om grunnleggende kognitiv Radio detaljering en definisjon, historie, Kognitiv radio teknologi, arkitektur og kognitiv radio nettverk.

Kognitiv radio (CR) er en av de nye langsiktige utviklingen som skjer og radiomottaker og radiokommunikasjon teknologi. Etter Software Defined Radio (SDR) som er langsomt blitt mer av en realitet, vil kognitiv radio (CR) og kognitiv radio teknologi være det neste store skritt fremover muliggjør mer effektive radiokommunikasjonssystem som skal utvikles.

Ideen for kognitiv radio har kommet ut av behovet for å benytte radiospekteret mer effektivt, og for å være i stand til å opprettholde den mest effektive form for kommunikasjon til de rådende forhold. Ved å bruke nivåer av behandling som er tilgjengelig i dag, er det mulig å utvikle en radio som er i stand til å se på spekteret, oppdage hvilke frekvenser som er klare, og deretter implementere den beste form for kommunikasjon til de fastsatte krav. På denne måten kognitiv radio teknologi er i stand til å velge frekvensbånd, type modulasjon, og effektnivåer mest egnet til kravene, rådende forhold og geografiske myndighetskrav.

Kognitiv radio definisjon

Det er sannsynlig å være en rekke ulike syn på hva nøyaktig hva en kognitiv radio kan være. I henhold til en definisjon av en kognitiv radio, kan være til nytte i en rekke tilfeller.

Kognitiv radio kan defineres som en radio som er klar over sitt miljø, og den interne tilstanden og med kunnskap om disse elementene og eventuelle lagrede forhåndsdefinerte mål kan lage og gjennomføre beslutninger om sin oppførsel.

Generelt kognitiv radio kan forventes å se på parametere som kanal belegg, frie kanaler, den type data som skal overføres, og de modulerte typer som kan brukes. Det må også se på regelverket. I noen tilfeller en kunnskap om geografi og dette kan forandre det som kan tillates for å gjøre.

I noen tilfeller kan det være nødvendig å benytte en programvaredefinert radio, slik at det kan rekonfigurere seg for å møte oppnå den optimale overføringsteknologi for et gitt sett av parametere. Følgelig Kognitiv radio teknologi og programvaredefinert radio er ofte tett knyttet sammen.

Kognitiv radio historie

Det har vært mange faktorer som har ført til utvikling av kognitive radioteknologi. En av de store driverne har vært jevn økning i kravet til radiospekteret sammen med en stasjon for bedre kommunikasjon og hastigheter. I sin tur har dette ført til tiltak for å gjøre mer effektiv bruk av spekteret, ofte med en tilhørende kostnader avhengig av mengden av spekteret anvendt. I tillegg til dette har det vært mange tilfeller der har vært nødvendig større kommunikasjons fleksibilitet. Underveis har det vært flere viktige milepæler på veien til å utvikle kognitive radioteknologi.

Et eksempel som eksemplifisert behovet for fleksible kommunikasjon skjedde i Nederland i 2000 da et fyrverkeri fabrikk eksploderte drepe 23 folk, ødelegger mye av byen og skadet mer enn tusen mennesker. Mens håndtere denne katastrofen, nødetatene (brann, medisinsk, politi, etc) opplevde reelle kommunikasjonsproblemer fordi de alle hadde ulike kommunikasjonssystemer og klarte ikke å kommunisere med de andre tjenestene.

En annen stor krise var 9-11 terrorangrepene i USA. Igjen kommunikasjonsvansker ble opplevd.

Mens ofte en rekke radioer ville være nødvendig for intercommunications, ville dette ikke være levedyktig for små grupper av mennesker, og rekonfigurer radioer ville ha slått langt mer effektiv kommunikasjon skal oppnås.

Med spektrum bli en mer knapp ressurs mange radio regulerende myndigheter begynte å se på hvordan det kan bli mer effektivt brukt.

I Storbritannia en rapport fra professor Cave ble publisert i 2002 detaljering muligheten for å selge spektrum avhengig av båndbredden som kreves. Dette kognitiv radio teknologi ville egner seg til denne tilnærmingen av spekteret ledelse som det ville være i stand til å utnytte områder som var midlertidig fri og dermed maksimere bruken av bestemte områder.

Tilsvar andre hadde jobbet med muligheten for selvkonfigurerende radioer. Faktisk begrepet "Kognitiv radio" ble skapt av Joseph Mitola mens han skrev sin doktoravhandling om emnet i 2002.

Intelligens og fleksibilitet

Det arbeides med å finne de beste metodene for å utvikle et radiokommunikasjonssystem som ville være i stand til å oppfylle kravene til en CR system. Selv om nivået av behandlingen som kreves ikke kan bli fullt ut forstått enda, er det klart at en betydelig grad av behandling vil være nødvendig. Radioen må bestemme belegg av tilgjengelig spektrum, og deretter bestemme den beste strømnivået, modus for overføring og andre nødvendige egenskaper. I tillegg vil radioen må være i stand til å bedømme graden av interferens det kan føre til andre brukere. Dette er en like viktig forutsetning for radiokommunikasjon systemet hvis det er å operere effektivt og gis adgang til band som ellers kunne sperret.

Kognitiv radio arkitektur

I tillegg til graden av behandling som er nødvendig for kognitiv radio, vil RF-delene må være spesielt fleksible. Ikke bare kan de trenger å bytte frekvensbånd, eventuelt flytting mellom deler av radiokommunikasjon spekteret som er vidt forskjellige i frekvens, men de kan også bli nødt til å skifte mellom overføringsmodi som kan okkupere ulike båndbredder.

For å oppnå det ønskede ytelsesnivå vil trenge en meget fleksibel fremre ende. Tradisjonell front end-teknologi kan ikke håndtere disse kravene fordi de er generelt bandet begrenset, både for form av modulering brukes og frekvensbånd der de opererer. Selv såkalte brede bånd mottakere har begrensninger og generelt opererer ved å bytte grensesnitt som kreves. Følgelig kan det nødvendige ytelsesnivå bare oppnås ved å konvertere til og fra det signal som nær antennen som mulig. På denne måte uten analog signalbehandling vil være nødvendig, idet all behandling behandlet av digital signalbehandling.

Omdannelsen til og fra det digitale format er håndtert av digital-til-analog-omformere (DAC) og analog-til-digital-omformere (ADCs). For å oppnå ytelsen som kreves for en kognitiv radio, må ikke bare de DAC og ADC har en enorm dynamisk område, og være i stand til å operere over et meget vidt område, som strekker seg opp til flere GHz, men i tilfelle av transmitteren, må de være i stand til å håndtere betydelige nivåer av strøm.

Foreløpig disse kravene er utenfor grensene for den teknologien som er tilgjengelig. Dermed full visjon for kognitiv radio ennå ikke kan oppfylles.

Likevel er det i fremtiden nødvendig DAC og ADC teknologi vil utvilsomt bli tilgjengelig, og dermed gjør kognitiv radio en realitet.

Kognitiv radio eksempler

Selv om en betydelig grad av forskning har blitt foretatt og en rekke begrensede forsøk med kognitiv radio teknologi har funnet sted, en av de første eksempler på et vidt produsert og distribuert kognitiv radio system er å finne i det celledelte telekommunikasjons arenaen. Her ideen om Femtocell basestasjoner har blitt utviklet for å tillate brukere å ha oppnå langt bedre 3G dekning innenfor sine hjem. Bruke ADSL bakhånden for å koble til nettverket, de nye femtocells er effektivt en form for mobilnettet tilgangspunkt.

For å fungere riktig disse femtocells må ikke føre til forstyrrelser på hovednettet, og heller ikke til noen tilstøtende femtocells. For å oppnå dette har kognitiv radio-teknologi blitt brukt. Ved å bruke kognitiv radio, de femtocells er i stand til å overvåke sine omgivelser, velge hvilket geografisk område de er i å sikre at de overholder regulatoriske standarder, og velg deretter en passende kanalfrekvens.

Godkjennelse

Med wire-mindre og radiokommunikasjon blir langt mer utbredt, og dagens nivåer av vekst som ønsker å øke, vil ideer som kognitiv radio blitt viktigere. Noen områder av spekteret er veldig mye brukt, mens andre er relativt fri.

I tillegg evnen til å endre modus, frekvenser og strømnivåer vil ikke bare gjøre kommunikasjonen mulig for kognitiv radio systemet selv, men bør også redusere den generelle nivåene av interferens med andre brukere.

Dette er fordi de fleste spektrum eller forstyrrelser effektive moduser kan velges av kognitiv radio system.

I lys av muligheten for CR radiokommunikasjonssystemer som benytter spekteret mer effektivt noen regulerende organer slik som FCC i USA og Ofcom i Storbritannia ser gunstig ved tanken på kognitiv radio. Når tanken blir en realitet det vil muliggjøre større effektiv utnyttelse av radiospekteret, som ikke er et uendelig kilde som den gang ble betraktet. Følgelig den måte kan åpnes fra dette synspunkt å bidra til utvikling av kognitiv radio kommunikasjonsteknologi.

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste