1.2. Эволюция системы радиосвязи с программируемыми параметрами (sdr)

С момента своего появления в 1991 году, SDR была определена в качестве платформы радио, на которой функциональность, частично под контролем или реализованы в программное обеспечении. Следовательно, любая форма сигнала определяется в памяти SDR платформе можно использовать на любой частоте. Хотя первоначально ограничены в процессе преобразования между аналоговым и цифровым сигналами, появление дешевых высокоскоростных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и аналого-цифровых преобразователей (АЦП) принес идеальное SDR ближе к реальности.

Беспроводные устройства, которые могут быть описаны как SDR на самом деле были вокруг в течение несколько десятилетий. Они были первоначально использованы в военных целях, прежде чем найти применение в коммерческом секторе. Военные программы, такие как SpeakEasy стремились обеспечить связь и взаимодействия между несколькими военными стандартами. Одним из первых значительных коммерческих внедрений SDR платформ был Vanu Anywave TM (программное обеспечение базовой станции радиосвязи), в котором были включены несколько сотовых стандартов доступа в простой реализации SDR. Поскольку стандарты сотовой связи являются программными, они могут быть изменены, чтобы адаптироваться к различным потребностям пользователей каждой ячейки, а не заменить аппаратные устройства радиочастоты (RF), которые могут быть слишком дорого. Кроме того, новые стандарты могут быть загружены на платформы SDR для немедленного развертывания в сотовой области. Для повышения эффективности и улучшения процесса старения SDR платформы, большинство разработчиков стремятся использовать переносимый код для своего программного обеспечения, многократно используемые компоненты, которые могут работать в различных конфигурациях формы волны, и общие аппаратные средства, которые могут быть легко обновить. Учитывая легкость и скорость программирования операций полосы частот в SDR платформы, эта технология считается главным кандидатом на многочисленных передовых сетевых приложений и архитектур, которые были изобретены несколько лет назад. SDR платформа, которая может быстро настроить рабочие параметры на основе изменения требований и условий, известно как когнитивное радио. Термин когнитивное радио (CR) впервые была определена Joseph Mitola III. По Mitola, технология CR является "пересечение беспроводных технологий и вычислительного интеллекта", где CR определяется как "Очень умное радио, которое будет самосознанием. Когнитивное радио вместе с SDR; могут достичь функциональность, которая была невозможной десять лет назад. Основой когнитивной беспроводной системы является SDR, однако, ни наличие программного обеспечения, ни программируемость такой системы не являются требованиями CR [1].

Рис. 1.3. Основные отличия когнитивных радиосистем

1.3. Когнитивное радио

Изменения конфигурации предлагается SDR технологией, которая позволит радио переключить функции и операции. В диссертации Mitola и ряде публикаций, он предполагал, такие самостоятельные перенастройки радио и использовал термин когнитивного радио для него. По предварительному зрению Mitola, CR будет реализовано путем интеграции на основе модели рассуждений с программным обеспечением радио и будет обучаемое в широком смысле, а не только программируемый. по аналогии с психическим познавательном процессом, Mitola также рассказал о познавательном цикле, через который радио может перенастроить себя через продолжающийся процесс осознания, восприятие, мышление и принятие решений. Концепция CR подчеркивает усиление качества информации и опыта для пользователя, с возможностью реконфигурации в качестве средства для достижения этой цели. В настоящее время, стало CR известным термином для широкого спектра технологий, которые позволяют радиоприемникам достижения различных уровней автоматической конфигурации. Haykin, например, определяется, как CR радиоприемник может выполнять процессы обучения и адаптивного изменения его рабочих параметров в реальном времени с целью обеспечения надежности в любое время, в любом месте, и спектрально эффективной коммуникации. Федеральная комиссия связи США (FCC) использует узкое определение для этой концепции: "когнитивное радио (CR) является радио, которое может изменить свои параметры на основе взаимодействия с окружающей средой, в которой он работает .В большинстве когнитивных радио, вероятно, будет SDR (Software Defined Radio). для концепции CR, существует две основные характеристики. это изменения конфигурации и умное адаптивное поведение. Здесь с помощью интеллектуального адаптивного поведения мы имеем в виду способность адаптироваться. Например, телефон, который узнает, частоты карты радио, в окрестностях можно создать местоположение, индексированные RSSI вектор (широта, долгота, время, RF, RSSI) и использует алгоритм машинного обучения для переключения его полосу частот, когда пользователь перемещается.

Из этого следует, что когнитивные функции радио требуют, по крайней мере, следующие возможности:

1-Гибкость, способность изменять форму волны и другие эксплуатационные параметры радио. Полная гибкость становится возможным, когда космические лучи строятся на SDR. Другое важное требование, чтобы добиться гибкости, которое меньше обсуждается, является изменяемой конфигурацией или технологией широкополосной антенны.

2- Сканирование, способность наблюдать и измерять состояние окружающей среды, включая спектральное размещение. Сканирование необходимо, если устройство изменяет его работу на основе предыдущие знаний о радиочастотной среде.

3- Обучение и адаптивность, способность анализировать информацию, чтобы знать и изменять внутреннее оперативное поведение, основанное на анализ новой ситуации, не только на основе предварительное кодирование алгоритмов, но и в результате механизма обучения.