Эволюция радиосистемы с программируемыми параметрами (SDR)

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

С момента своего появления в 1991 году, SDR была определена в качестве платформы радио, которые функционировали частично под контролем или были реализованы в виде программного обеспечения. Следовательно, любую форму сигнала, определяемую в памяти SDR платформе, можно использовать на любой частоте. Хотя они первоначально были ограничены в процессе преобразования между аналоговым и цифровым сигналами, но появление дешевых высокоскоростных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и аналого-цифровых преобразователей (АЦП) привело идеальное SDR ближе к реальности.

Беспроводные устройства, которые могут быть описаны как SDR на самом деле были в эксплуатации в течение несколько десятилетий. Они были первоначально использованы в военных целях, прежде чем найти применение в коммерческом секторе. Военные программы, такие как Speak-easy 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 дорогими. Кроме того, новые стандарты могут быть загружены на платформы SDR для немедленного развертывания в сотовой области. Для повышения эффективности и замедления процесса старения SDR платформы, большинство разработчиков стремятся использовать переносимый код для своего программного обеспечения, многократно используемые компоненты, которые могут работать в различных конфигурациях колебаний, и общие аппаратные средства, которые можно легко обновить. Учитывая легкость и скорость программирования операций полосы частот в SDR платформы, эта технология считается главным кандидатом для 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, известна как когнитивное радио. Термин " когнитивное радио" (КР) впервые была определена Джозеф Митола III. По Митола, технология КР заключается в " пересечении беспроводных технологий и вычислительного интеллекта", где КР определяется как " Очень умное радио, которое будет обладать самосознанием". Когнитивное радио вместе с SDR; могут достичь функциональности, которая была невозможной десять лет назад. Основой когнитивной беспроводной системы является SDR, однако, ни наличие программного обеспечения, ни программируемость такой системы не являются требованиями КР [1].

Рис. 1.3 - Основные отличия когнитивных радиосистем

На рис.1.3 показаны основные отличия между когнитивным радиосистемами. В начале развитие радиосистемами, были в основном традиционными, где большая часть этих систем разработали аппаратным образом как модуляция и кодирование. С появлением SDR эти части радиосистемы (модуляция и кодирование) разработали их программным образом в дополнении к цикловой синхронизации и обработки сигналов. В когнитивном радио добавили когнитивный модуль.

Когнитивная сеть

Изменения конфигурации предлагается SDR технологией, которая позволит радио переключить функции и операции. В диссертации Митола и ряде публикаций, он предполагал, такие самостоятельные перенастройки радио и использовал термин когнитивного радио для него. По предварительному мнению Митола, КР будет реализовано путем интеграции на основе модели рассуждений с программным обеспечением радио и будет обучаемое в широком смысле, а не только программируемым. По аналогии с психическим познавательном процессом, Митола также рассказал о познавательном цикле, через который радио может перенастроить себя через продолжающийся процесс осознания, восприятия, мышления и принятия решений. Концепция КР подчеркивает усиление качества информации и опыта для пользователя, с возможностью реконфигурации в качестве средства для достижения этой цели. В настоящее время, стало КР известным термином для широкого спектра технологий, которые позволяют радиоприемникам достижение различных уровней автоматической конфигурации. Haykin, например, определяет, как КР 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" (КР) является радио, которое может изменить свои параметры на основе взаимодействия с окружающей средой, в которой оно работает. В большинстве когнитивных радио, вероятно, будет SDR. Для концепции КР, 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 зоне покрытия, может определить свое местоположение, индексированное RSSI вектором (широта, долгота, время, RF, RSSI) и использует алгоритм машинного обучения для переключения своей полосы частот, когда пользователь перемещается.

Из этого следует, что когнитивные функции радио требуют обеспечения, по крайней мере, следующими возможностями:

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

2- Сканирование, способность наблюдать и измерять состояние окружающей среды, включая спектральное размещение. Сканирование необходимо, если устройство изменяет свою работу на основе предыдущих 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.

Эволюция когнитивной сети

Основная предшественника для исследований КР была плодотворная работа Митола и Магу Аир в 1999 году и в начале исследования проводили измерения спектра еще в 1995 для количественной оценки использования спектра, как в лицензионной и нелицензионной полосе. В Соединенных Штатах Америки, исследования КР были сосредоточены на динамическом доступе спектра (DSA) и вторичном использовании спектра в качестве основных целей начального исследования. Это было связано с тем, что был проведен ряд ранних исследовательских проектов (например, URA и Мильтон). Наиболее заметным проектом в исследовании в области управления спектра был XG-проект, финансируемый DARPA. Основная цель XG-проекта была изучение так называемой политики серверов и вторичного использования технологии, особенно для военных целей. Успех XG толкал сообщество к изучению в более широком смысле возможностей КР. Другой стимул для исследования был дан несколькими громогласными исследованиями (например, Lessig, Reed и Peha), которые указали на то, что существуют возможные недостатки в действующей нормативной области[2].

В области стандартизации, три основные группы начали работать над соответствующими технологиями и архитектурами: IEEE 802.22 и SCC 41 (формально P1900) и в последнее время реконфигурируемое радио комитет технических систем ETSI по КР и SDR. Кроме того, SDR-форум как промышленная группа изучал некоторые вопросы, связанные с КР. Коммерчески самая продвинутая деятельность обеспечена стандартизацией IEEE 802.22 и исследованиями, которые призваны обеспечить динамический доступ к вакантным спектрам телевизора. Тем не менее, IEEE 802.22 требует довольно ограниченный уровень познания. В настоящее время КР интенсивно исследуются и обсуждаются регулирующими органами, как технология для оппортунистического доступа к так называемый TV пробелам (TVWS): крупные участки VHF/UHF телевизионных групп, которые становятся доступными по географическому принципу, после перехода на цифровое вещание. В Соединенных штатах США, FCC уже предложила оппортунистический доступ к ТВ полос в 2004. После многочисленных тестов, FCC приняла в ноябре 2008 года второй доклад, который устанавливал правила, разрешающие работу когнитивных устройств в TVWS на вторичной основе. Регулятор Великобритании Ofcom говорит, что " Мы видим значительные возможности для познавательного оборудования и с чередованием использования спектра, которые появляются и позволяют получать выгоду, влияющую на международный масштаб экономики". 16 февраля 2009 года Ofcom опубликовал новую консультацию с дальнейшими подробностями для предложенного когнитивного доступа к TVWS. В обоих странах Соединенных Штатах и Великобритании модель адаптации когнитивного доступа и нового стандарта 802.22 для доступа к телевизионным полосам находилась на последнем этапе. Мы можем ожидать, что КР может стать основной технологией по всему миру в ближайшем будущем [1]. Тенденция развития «интеллектуальности» беспроводной сети и место КР представлены на рис. 1.4.

Рис. 1.4 - Место когнитивного радио в беспроводной сети связи

На рис.1.4. показано место когнитивного радио в беспроводной сети связи. Из рисунка видим, что когнитивное радио не так широко используется как SDR и беспроводные сети связи, потому что это технология появилось десять лет назад, но это технология используется лучше, чем элементы искусственного интеллекта (ИИ).

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒