Nagu me kõik teame, on raadiospekter väärtuslik loodusvara. Kuigi elektromagnetilist spektrit alla 3000 GHz nimetatakse teoreetiliselt raadiospektriks, jagavad inimesed tehniliste piirangute tõttu praegu kasutussagedusala vaid 9 kHz-st 400 GHz-ni. Tegelikult on sõjalised sagedusalad koondunud alla 40 GHz, samas kui tsiviilotstarbelised sagedusalad on koondunud peamiselt alla 3 GHz. Mobiilsidetehnoloogia kiire arenguga tekib uusi traadita sideteenuseid lõputu voona, kasutajate arv kasvab ja spektriressursid muutuvad üha napimaks. Selle probleemi lahendamiseks on järjestikku leiutatud mitmesuguseid täiustatud modulatsioonitehnikaid, kodeerimistehnikaid, mitme{5}antennitehnikaid, linkide kohandamist ja muid uusi tehnoloogiaid. Need tehnoloogiad on parandanud kanali läbilaskevõimet erinevate nurkade alt ja saavutanud häid tulemusi. Shannoni piirangu tõttu on aga võimatu kanali läbilaskevõimet lõputult suurendada. Kuigi raadiospektrit saab teatud sageduspunkti või sagedusriba jaoks uuesti kasutada, on see teatud aja- ja ruumipiirkonnas piiratud ning seda ei saa uuesti kasutada. Teravas kontrastis spektriressursside nappusele on olemasoleva spektri äärmiselt madal kasutusmäär.
Figure 1 shows the 0-6GHz spectrum utilization tested by the University of California, Berkeley. The actual measurement results show that in the global licensed frequency band, even in the 300MHz to 3GHz frequency band with good signal propagation characteristics and very tight demand, the spectrum utilization rate is less than 6 percent ; in the 3-4GHz frequency band, the spectrum utilization rate is reduced to 0.5 percent ; Above 4GHz, the frequency utilization is lower. Therefore, how to effectively share spectrum resources and fully improve spectrum utilization has become an urgent problem to be solved. In this context, Cognitive Radio (CR, Cognitive Radio) technology proposes a new solution—improving the utilization efficiency of wireless spectrum through Dynamic Spectrum Sharing (DSS, Dynamic Spectrum Sharing).
Kognitiivse raadio rakendamine sõjalises suhtluses
3.1 Suurendada sidesüsteemi läbilaskevõimet
Juhtmevaba spektri puudus ei ole silmapaistev mitte ainult tsiviilvaldkonnas, vaid ka militaarvaldkonnas. Eriti kaasaegse sõjapidamise tingimustes seatakse piiratud alal intensiivselt üles mitmesuguseid elektroonikaseadmeid, mis muudab spektriressursid äärmiselt kitsaks. Pealegi suureneb tsiviilraadioseadmete uuendamise ja kasutajate arvu järsu kasvuga ka nõudlus spektri järele. Mõned organisatsioonid mõnes riigis on taotlenud osa sõjalisest spektrist eraldamist tsiviilkasutuseks. See suundumus süvendab kahtlemata veelgi sõjalise raadiospektri ressursside nappust. CR saab dünaamiliselt kasutada spektriressursse, mis võib teoreetiliselt parandada spektrikasutust kümneid kordi. Seega, isegi kui CR on osaliselt kasutusele võetud, saab kogu sidesüsteemi võimsust oluliselt parandada.
3.2 Parandada spektrihalduse tõhusust
Lahinguvälja spektrihaldus on väga oluline teema ja kõikide riikide sõjaväelased peavad selle teema uurimist väga oluliseks. Kuid praegu toimub lahinguvälja spektri jaotamine põhiliselt fikseeritud sagedusjaotuse vormis. Tegelikust lahinguolukorrast ei ole see plaan täiesti edukas. Ühest küljest ei põhjusta see jaotusskeem mitte ainult spektriressursside madalat kasutamist, vaid põhjustab ka kergesti elektromagnetilisi häireid süsteemi sees või sõbralike jõudude vahel; teisest küljest nõuab see jaotusskeem enne lahingu algust palju aega spektri planeerimiseks; Peale selle, kui sidesagedus on kindlaks määratud, ei saa seda muuta olenemata sellest, mis lahinguseisundis juhtub. sest
Seetõttu on kaasaegses sõjas, kus lahinguvälja olukord muutub kiiresti, fikseeritud spektri jaotamise skeemil lihtne hävitajaid edasi lükata. CR suudab tajuda lahinguvälja elektromagnetilist keskkonda piirkonnas, kus see asub, ning tuvastada automaatselt vajaliku ribalaiuse ja spektri olemasolu. Seetõttu saab CR-i abil kiiresti spektriressursside eraldamise lõpule viia, samuti saab sideprotsessi käigus automaatselt reguleerida sidesagedust. See mitte ainult ei paranda võrguühenduse kiirust, vaid parandab ka kogu sidesüsteemi elektromagnetilist ühilduvust.
3.3 Parandage süsteemi häiretevastast -eOD segamisvõimet
Häirimisvastane -võime on oluline näitaja sidevarustuse mõõtmisel tänapäevases sõjapidamises ja see on ka oluline tagatis sõja võitmisel. Traditsioonilised kanalite segamisvastased{1}tehnoloogiad hõlmavad peamiselt hajuspektrit, sagedushüplemist, ajahüplemist ja nendega seotud tehnoloogiaid. CR-l pole mitte ainult ülaltoodud häiretevastane-võime, vaid see summutab ka häireid, reguleerides kiire suunda, kuna selles kasutatakse asukoha tuvastamise tehnoloogiat koos DBF-tehnoloogiaga. CR mitte ainult ei paranda häiretevastast-võimet, vaid võib ka vähendada saatevõimsust ja parandada pealtkuulamisvastast-võimet. Kognitiivsel raadiol on täiustatud masinõppevõimalused, mis suudavad õppida ja analüüsida häireid, et saaks valida sobivad segamisvastased strateegiad (valib sobiva sidekanali, modulatsioonimeetodi, edastusvõimsuse, sagedushüplemise mustri jne), et aktiivselt tegutseda. vältida häireid. Lisaks, kuna CR töösagedusriba on väga lai, suurendab see ka häirete raskust.
3.4 Pakkuge raadiosagedusliku signaali segaja elektroonilisi vastumeetmeid
Traditsiooniline elektrooniliste vastumeetmete meetod on esmalt avastada lahinguvälja elektromagnetiline keskkond läbi lahinguvälja raadiotuvastuse ja seejärel edastada tuvastatud olukord läbi lahingusidevõrgu elektrooniliste vastumeetmete jõududele ning elektrooniliste vastumeetmete ülesande eest vastutavad väed teostavad. sekkumine. See meetod ei nõua mitte ainult palju tööjõudu ja materiaalseid ressursse, vaid nõuab ka tihedat koostööd elektromagnetilise keskkonna luure ja elektrooniliste vastumeetmete eest vastutavate väeosadega. Seetõttu on ajavahemik luurest kuni häirete rakendamiseni pikk, mistõttu on hävitajaid lihtne edasi lükata. CR suudab kiiresti ja täpselt tuvastada sõbra või vaenlase, tajudes lahinguvälja elektromagnetilise spektri omadusi. See võib kiiresti vabastada või vältida häireid elektromagnetilise spektri uurimise ajal, mis pole traditsioonilises raadios saadaval.
3.5 Süsteemi vastastikuse ühenduvuse parandamine
Praegu on meie armee erinevad harud varustatud suure hulga erineva mudeliga raadiojaamadega. Nendel raadiojaamadel on erinevad töösagedused, edastusvõimsus, modulatsioonimeetodid jne ning nad ei suuda saavutada omavahelist seotust ja koostalitlusvõimet, millest on saanud oluline kolme relvajõudude ühisoperatsioone piirav tegur. mobiiltelefoni skrambleerija segaja võib katta laia sagedusriba ja kasutada tarkvara põhiriba signaali töötlemiseks, IF-modulatsiooniks ja RF-signaali lainekuju genereerimiseks. Erinevat tarkvara iseseisvalt laadides saab CR suhelda nii lühilaine raadiojaamadega, ultra-lühilaine raadiojaamadega kui ka satelliitidega. Just seetõttu, et CR suudab iseseisvalt õppida võrgusideprotokolle ja -teenuseid,
Parandage süsteemi koostalitlusvõimet ja seotust.
Lisaks ülaltoodud funktsioonidele ja eelistele pakub CR ka positsioneerimise ja keskkonna tajumise funktsioone, mille eeliseks on vähem vastuvõtlikkus tsiviilotstarbelistele raadiohäiretele ja kiirem võrgustumine, mis on traditsioonilise raadio asendamatud eelised.
4 Sõjalise kognitiivse raadio võimalused ja väljakutsed
CR-d peetakse järgmise põlvkonna kommunikatsiooni arengu suunaks. Kuna CR-tehnoloogia võib oluliselt parandada traadita spektri kasutamise efektiivsust, on see pälvinud tööstuses suurt tähelepanu ja on viimastel aastatel kiiresti arenenud. CR seisab aga silmitsi paljude väljakutsetega alates laborist kuni praktilise ja sõjalise kasutamiseni:
(1) Enamik praegustest uuringutest jääb füüsilisele kihile ja vähe on uurimusi CR-võrkude, võrgu topoloogia, võrguprotokollide jms kohta;
(2) Kiire spektrituvastuse ja signaali tuvastamise tehnoloogia vajab edasist uurimist;
(3) kiire ja tõhus keskkonnataju ning kuidas tõhusalt kasutada keskkonnataju teavet;
(4) lingi taastamise ja{1}}hoolduse tehnoloogia, kui CR teostab dünaamilist sageduse reguleerimist;
(5) CR-terminali konstruktsioon on keeruline, nõudes laia-riba, kõrge-tundlikkusega RF-esi-otsa, kiireid ja tõhusaid digitaalse signaalitöötluse algoritme ning tugevat ja usaldusväärne riist- ja tarkvara disain, mis vastab sõjalistele standarditele;
(6) masinõpe ja arvutikeele parem kasutamine, et muuta CR-võrk intelligentsemaks ja paremini vastavuses sõjaväelise side omaduste ja nõuetega;
(7) Compatibility between CR and active equipment. The cost of CR terminals is high, and even for military use, it is impossible to equip troops on a large scale in a short period of time. This requires that CR can cover most of the frequency bands, modulation methods and frequency hopping methods of our military's active communication equipment;
(8) Terminali miniatuur ja madala energiatarbimisega disain.
