Che cosa è Cognitive Radio?

- Una panoramica o tutorial sulle basi del Cognitive Radio dettaglio una definizione, la storia, la tecnologia radio cognitiva, l'architettura e le reti radio cognitiva.

la radio cognitiva (CR) è uno dei nuovi sviluppi a lungo termine che si svolgono e ricevitore radio e la tecnologia di comunicazioni radio. Dopo la Software Defined Radio (SDR), che sta lentamente diventando sempre più una realtà, radio cognitiva (CR) e la tecnologia radio cognitiva sarà il prossimo grande passo in avanti permettendo ai sistemi di comunicazione radio più efficaci per essere sviluppato.

L'idea di radio cognitiva è venuto dalla necessità di utilizzare lo spettro radio in maniera più efficiente, ed essere in grado di mantenere la forma più efficiente di comunicazione per le condizioni prevalenti. Usando i livelli di elaborazione che sono oggi disponibili, è possibile sviluppare una radio che è in grado di esaminare lo spettro, rilevare quali frequenze sono chiare e quindi attuare la migliore forma di comunicazione per le condizioni richieste. In questo modo tecnologia radio cognitiva è in grado di selezionare la banda di frequenza, il tipo di modulazione, e livelli di potenza più adatta alle esigenze, condizioni prevalenti ei requisiti normativi geografiche.

Definizione radio cognitiva

Ci saranno probabilmente varie viste cosa esattamente ciò radio cognitiva può essere. Di conseguenza, una definizione di una radio cognitiva può essere utile in alcuni casi.

Una radio cognitiva può essere definita come una radio che è a conoscenza del suo ambiente, e lo stato interno e con una conoscenza di questi elementi e gli eventuali obiettivi predefiniti memorizzati in grado di prendere e attuare le decisioni circa il suo comportamento.

In generale, la radio cognitiva può prevedere guardare parametri quali occupazione canale, canali liberi, il tipo di dati da trasmettere e il tipo di modulazione che possono essere utilizzati. Si deve anche guardare i requisiti normativi. In alcuni casi una conoscenza della geografia e questo può alterare ciò che può essere consentito di fare.

In alcuni casi può essere necessario utilizzare un software definito radio, in modo che possa riconfigurarsi per soddisfare la raggiungere la tecnologia di trasmissione ottimale per un dato insieme di parametri. tecnologia radio conseguenza cognitiva e Software Defined Radio sono spesso strettamente collegati.

la storia della radio cognitiva

Ci sono stati molti fattori che hanno portato allo sviluppo della tecnologia radio cognitive. Uno dei principali driver è stato il costante aumento della richiesta di spettro radio con un drive per le comunicazioni e velocità migliorate. A sua volta questo ha portato ad iniziative per fare un uso più efficiente dello spettro, spesso con un costo associato dipende dalla quantità di spettro utilizzato. In aggiunta a questo ci sono stati molti casi in cui è stato richiesto flessibilità maggiore comunicazione. Lungo la strada, ci sono stati diversi traguardi importanti lungo la strada per sviluppare la tecnologia radio cognitiva.

Un esempio che esemplificato la necessità di comunicazioni flessibili si è verificato nei Paesi Bassi nel 2000 quando una fabbrica di fuochi d'artificio è esplosa uccidendo 23 persone, distruggendo gran parte della città e il ferimento di più di un migliaio di persone. Mentre si occupano di questa catastrofe, i servizi di emergenza (incendio, medici, polizia, ecc) sperimentato difficoltà di comunicazione reali perché tutti avevano sistemi di comunicazione diversi e sono stati in grado di comunicare con gli altri servizi.

Un altro grave emergenza era attacchi terroristici 9-11 negli Stati Uniti. Anche in questo caso sono stati riportati problemi di comunicazione.

Mentre spesso una varietà di radio sarebbe necessario per intercomunicazione, questo non sarebbe possibile per piccoli gruppi di persone, e le radio riconfigurabili avrebbe permesso di gran lunga più efficace di comunicazione da raggiungere.

Con lo spettro di diventare un più scarsa risorsa molti organismi di regolamentazione della radio hanno iniziato a guardare come potrebbe essere utilizzato in modo più efficace.

Nel Regno Unito un rapporto del professor Cave è stato pubblicato nel 2002 dettaglio la possibilità di vendere spettro dipende dalla larghezza di banda necessaria. Questa tecnologia radio cognitiva si presterebbe a questo approccio di gestione dello spettro radio in quanto sarebbe in grado di utilizzare le aree che sono state temporaneamente libera e quindi massimizzare l'uso di particolari aree.

Allo stesso modo gli altri stavano lavorando sulla possibilità di radio sé Configurazione. In realtà il termine "Cognitive Radio" è stato coniato da Joseph Mitola mentre stava scrivendo la sua tesi di dottorato sul tema in 2002.

L'intelligenza e la flessibilità

Il lavoro è in corso per determinare i migliori metodi di sviluppo di un sistema di comunicazione radio che sarebbe in grado di soddisfare i requisiti per un sistema CR. Sebbene il livello di elaborazione richiesta non può essere ancora completamente compreso, è chiaro che sarà necessario un livello significativo di trasformazione. La radio dovrà determinare l'occupazione dello spettro disponibile, e poi decidere il miglior livello di potenza, modalità di trasmissione e di altre caratteristiche necessarie. Inoltre la radio dovrà essere in grado di valutare il livello di interferenza può causare ad altri utenti. Questo è un requisito altrettanto importante per il sistema di comunicazioni radio se si tratta di operare efficacemente ed essere consentito l'accesso alle bande che altrimenti potrebbero essere bloccate.

architettura radio cognitiva

Oltre al livello di elaborazione richiesto per cognitive radio, sezioni RF dovranno essere particolarmente flessibile. Non solo possono hanno bisogno di scambiare le bande di frequenza, eventualmente, muovendosi tra porzioni dello spettro delle comunicazioni radio che sono molto diverse in frequenza, ma possono anche avere bisogno di passare da una modalità di trasmissione che potrebbe occupare diverse larghezze di banda.

Per raggiungere il livello richiesto di prestazioni avrà bisogno di un front-end molto flessibile. tecnologia anteriore tradizionale non può gestire queste esigenze perché sono generalmente banda limitata, sia per la forma di modulazione utilizzata e la banda di frequenza in cui operano. Anche cosiddetti ricevitori a larga banda hanno limitazioni e funzionano generalmente passando estremità anteriori come richiesto. Di conseguenza, il livello richiesto di prestazione può essere raggiunto solo convertendo da e per il segnale più vicino all'antenna possibile. In questo modo non sarà necessaria una elaborazione del segnale analogico, tutta l'elaborazione viene gestita dalla elaborazione del segnale digitale.

La conversione da e verso il formato digitale è gestita da digitale ad analogico (DAC) e convertitori analogico-digitali (ADC). Per ottenere le prestazioni richieste per una radio cognitiva, non solo deve DAC e ADC hanno una gamma dinamica enormi, ed essere in grado di operare su una vasta gamma, che si estende fino a molti GHz, ma nel caso del trasmettitore devono essere grado di gestire notevoli potenze.

Attualmente tali requisiti sono oltre i limiti della tecnologia disponibile. Così la visione completa per la radio cognitiva non può ancora essere raggiunto.

Tuttavia, in futuro la richiesta DAC e ADC tecnologia diventerà senza dubbio disponibili, rendendo in tal modo la radio cognitiva una realtà.

Esempi di radio cognitiva

Mentre un notevole grado di ricerca è stato intrapreso e un numero di prove limitate di tecnologia radio cognitive hanno avuto luogo, uno dei primi esempi di un sistema radio cognitive ampiamente prodotta e distribuita è rinvenibile in ambito telecomunicazioni cellulari. Qui si è sviluppata l'idea di stazioni base femtocelle per consentire agli utenti di avere a raggiungere gran lunga migliore copertura 3G all'interno delle loro case. Utilizzando il backhaul ADSL per il collegamento in rete, i nuovi femtocelle sono effettivamente una forma di punto di accesso cellulare.

Per operare correttamente questi femtocelle non devono causare interferenze alla rete principale, né di eventuali femtocelle adiacenti. Per raggiungere questo obiettivo, la tecnologia radio cognitiva è stata utilizzata. Utilizzando radio cognitiva, le femtocelle sono in grado di monitorare il proprio ambiente, selezionare l'area geografica sono in per assicurarsi che siano in conformità con gli standard normativi, e poi scegliere una frequenza del canale adatto.

Accettazione

Con wire-less e comunicazioni radio diventando molto più diffuso, e gli attuali livelli di crescita che cercano di aumentare, le idee, come la radio cognitiva diventeranno più importanti. Alcune zone dello spettro sono molto molto utilizzati, mentre altri sono relativamente liberi.

Inoltre la capacità di cambiare le modalità, le frequenze e livelli di potenza non solo rendere possibile la comunicazione per il sistema radio cognitiva stessa, ma dovrebbe anche ridurre i livelli complessivi di interferenze ad altri utenti.

Questo perché la maggior parte di spettro o di interferenza modalità efficienti possono essere scelti dal sistema di radio cognitiva.

In vista della possibilità di sistemi di comunicazione radio CR impiegando lo spettro più efficiente alcuni enti regolatori quali la FCC negli Stati Uniti e nel Regno Unito Ofcom sta cercando favorevolmente all'idea di radio cognitiva. Quando l'idea diventa una realtà che consentirebbe un maggiore utilizzo efficiente dello spettro radio, che non è una risorsa infinita come una volta era considerato. Di conseguenza, il modo in cui può essere aperto da questo punto di vista per aiutare lo sviluppo delle tecnologie di comunicazione radio cognitiva.

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