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 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 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 Джозеф Митола III. По Митола, 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 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 зрению Митола, 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, Митола 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 оно 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:
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.
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.
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.