認知無線電 解決頻譜稀缺spectrum scarcity問題

Cognitive Radio Technology

CRT被嵌入到智能設備中，這些設備可以感知環境的頻譜波段，并利用可用的頻譜波段。這種智能設備被稱為CR設備。

CR設備一起構成一個認知無線電網絡（CRN），兩種用戶：

• Primary user（PU) 使用授權的頻譜，絕對的優先權
• Secondary user (SU) 使用未授權的頻譜，或使用空閑的授權頻譜；有保證PU優先通信并不受干擾的義務。
  所以，頻譜感知Spectrum sensing至關重要：感知PU的存在，以及頻譜的使用情況，來避免給PU造成干擾。

1.Spectrum Sensing

頻譜感知用來監測頻譜波段和識別未使用部分的頻譜，SU需要具備的三個功能：

• PU檢測（PU detection): 每個SU監視和觀察其本地環境，并與鄰近的SU交換觀測信息。根據所觀察到的和相鄰的信息，SU決定是否存在PUs的活動，然后確定可用的頻譜波段。
• 協同（Cooperation）: 由于CRN缺少一個中央網絡實體，因此su與鄰近的su交換其對本地環境的觀測信息，以提高PUs活動的感知精度和頻譜的可用性。
• 感知控制（Sensing Control）：傳感控制:該功能執行兩項任務。首先，它使各SU能夠根據網絡的動態情況進行自適應感知操作。其次，它協調SUs的協同感知操作，以防止對PU活動的誤檢測。

2.Spectrum Decision

頻譜決策功能負責選擇最合適的頻譜供機會使用，并通過使用從頻譜感知功能接收到的信息來避免干擾PU。。在為SUs選擇一個頻帶時，頻譜決策函數根據SUs的服務質量(QoS)要求，如帶寬、PU利用率水平和信道質量來選擇一個頻帶。頻譜決策函數通過等待PU活動停止或切換到另一個可用的頻譜波段來避免對PU的干擾。為了從一個頻譜切換到另一個頻譜，spectrum handoff功能被調用。

3.Spectrum Sharing

一旦通過頻譜決策功能選擇了頻譜，它應通過確定其傳輸功率為SU分配頻譜帶，以免PU受到干擾，并確定SU應該何時使用頻譜帶。而且，在CRN中，由于頻譜的共享性質，多個SU可能試圖同時訪問同一頻譜，這可能導致SU之間的干擾。因此，SUs之間需要嘗試協調的傳輸。在這方面，頻譜共享功能根據網絡的動態情況向SU提供自適應資源分配，通過避免對PU的干擾協調SUs的多路訪問并維持SUs的OoS。頻譜共享功能在通信會話的中間和每個頻譜帶內執行。

4.Spectrum Mobility

只要PU沒有利用它的頻譜，SUs就可以利用PU的許可頻譜。如果在SU的使用期間PU出現在它的頻譜波段上,SU必須騰出當前的頻譜波段并繼續在另一個可用的頻譜波段傳輸,這就是所謂的頻譜移動。頻譜移動性導致了一種CRN中新型的切換，即Spectrum hand-off（頻譜切換：SUs將它們的傳輸從當前的頻譜波段轉換到另一個頻譜波段）。在CRN中，頻譜切換發生在三種情況下。首先，在當前頻譜波段檢測到PU活動。其次，SU的運動導致失去連接，當前頻譜波段不再可用。第三，現有的頻帶已不能滿足SU的QoS要求。

總結

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