Seperti yang kita sedia maklum, spektrum radio adalah sumber semula jadi yang berharga. Walaupun spektrum elektromagnet di bawah 3000GHz secara teorinya dipanggil spektrum radio, disebabkan oleh batasan teknikal, manusia pada masa ini hanya membahagikan jalur frekuensi penggunaan daripada 9kHz kepada 400GHz. Malah, jalur frekuensi tentera tertumpu di bawah 40GHz, manakala jalur frekuensi awam tertumpu terutamanya di bawah 3GHz. Dengan perkembangan pesat teknologi komunikasi mudah alih, perkhidmatan komunikasi tanpa wayar baharu muncul dalam aliran yang tidak berkesudahan, bilangan pengguna terus meningkat, dan sumber spektrum menjadi semakin berkurangan. Untuk menyelesaikan masalah ini, pelbagai teknik modulasi lanjutan, teknik pengekodan, teknik berbilang-antena, penyesuaian pautan dan teknologi baharu yang lain telah dicipta berturut-turut. Teknologi ini telah meningkatkan kapasiti saluran dari sudut yang berbeza dan mencapai hasil yang baik. Walau bagaimanapun, disebabkan had Shannon, adalah mustahil untuk meningkatkan kapasiti saluran selama-lamanya. Walaupun spektrum radio boleh digunakan semula, untuk titik frekuensi atau jalur frekuensi tertentu, ia terhad dalam domain masa dan domain ruang tertentu, dan tidak boleh digunakan semula. Berbeza dengan kekurangan sumber spektrum adalah kadar penggunaan spektrum sedia ada yang sangat rendah.
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).
Aplikasi Radio Kognitif dalam Komunikasi Ketenteraan
3.1 Meningkatkan kapasiti sistem komunikasi
Kekurangan spektrum tanpa wayar bukan sahaja menonjol dalam bidang awam, tetapi juga dalam bidang ketenteraan. Terutama di bawah keadaan peperangan moden, pelbagai peranti elektronik disediakan secara intensif di kawasan terhad, yang akan menjadikan sumber spektrum sangat ketat. Selain itu, dengan peningkatan peralatan radio awam dan peningkatan mendadak dalam bilangan pengguna, permintaan untuk spektrum juga meningkat. Sesetengah organisasi di beberapa negara telah memohon untuk memperuntukkan sebahagian daripada spektrum ketenteraan untuk kegunaan awam. Trend ini sudah pasti akan memburukkan lagi kekurangan sumber spektrum radio tentera. CR boleh menggunakan sumber spektrum secara dinamik, yang secara teorinya boleh meningkatkan penggunaan spektrum sebanyak berpuluh-puluh kali. Oleh itu, walaupun CR sebahagiannya diterima pakai, kapasiti keseluruhan sistem komunikasi boleh dipertingkatkan dengan banyaknya.
3.2 Meningkatkan kecekapan pengurusan spektrum
Pengurusan spektrum medan perang adalah subjek yang sangat penting, dan tentera semua negara mementingkan penyelidikan isu ini. Walau bagaimanapun, pada masa ini, peruntukan spektrum medan perang pada asasnya dijalankan dalam bentuk peruntukan frekuensi tetap. Daripada situasi pertempuran sebenar, rancangan ini tidak berjaya sepenuhnya. Di satu pihak, skim peruntukan ini bukan sahaja membawa kepada penggunaan sumber spektrum yang rendah, tetapi juga dengan mudah menyebabkan gangguan elektromagnet dalam sistem atau antara daya mesra; sebaliknya, skim peruntukan ini memerlukan banyak masa untuk perancangan spektrum sebelum pertempuran bermula; Di samping itu, apabila kekerapan komunikasi ditentukan, ia tidak boleh diubah tidak kira apa yang berlaku dalam keadaan pertempuran. kerana
Oleh itu, dalam peperangan moden di mana keadaan medan perang berubah dengan cepat, skim peruntukan spektrum tetap mudah untuk melambatkan pejuang. CR boleh merasakan persekitaran elektromagnet medan perang di kawasan di mana ia berada, dan secara automatik mengesan ketersediaan lebar jalur dan spektrum yang diperlukan. Oleh itu, peruntukan sumber spektrum boleh diselesaikan dengan cepat dengan bantuan CR, dan frekuensi komunikasi juga boleh diselaraskan secara automatik semasa proses komunikasi. Ia bukan sahaja meningkatkan kelajuan rangkaian, tetapi juga meningkatkan keserasian elektromagnet keseluruhan sistem komunikasi.
3.3 Meningkatkan keupayaan anti-gangguan jammer EOD sistem
Keupayaan anti-gangguan ialah penunjuk penting untuk mengukur peralatan komunikasi di bawah keadaan peperangan moden, dan ia juga merupakan jaminan penting untuk memenangi peperangan. Teknologi antisesak saluran tradisional-terutamanya termasuk spektrum sebaran, lompat frekuensi, lompat masa dan teknologi berkaitan yang diperoleh daripadanya. CR bukan sahaja mempunyai keupayaan anti-gangguan di atas, tetapi juga menyekat gangguan dengan melaraskan arah pancaran disebabkan penggunaan teknologi pengesan kedudukan, digabungkan dengan teknologi DBF. CR bukan sahaja meningkatkan keupayaan anti-gangguan, tetapi juga boleh mengurangkan kuasa penghantaran dan meningkatkan keupayaan anti-gangguan. Radio kognitif mempunyai keupayaan pembelajaran mesin lanjutan, yang boleh mempelajari dan menganalisis gangguan, supaya ia boleh memilih strategi anti-jamming yang sesuai (pilih saluran komunikasi yang sesuai, kaedah modulasi, kuasa penghantaran, corak lompat frekuensi, dll.) secara aktif elakkan gangguan. Di samping itu, kerana jalur frekuensi kerja CR adalah sangat luas, ia juga meningkatkan kesukaran gangguan.
3.4 Sediakan jammer isyarat RF Tindakan Balasan Elektronik
Kaedah tradisional tindakan balas elektronik adalah untuk mula-mula mengesan persekitaran elektromagnet medan perang melalui pengesanan radio medan perang, dan kemudian menyampaikan situasi yang dikesan kepada pasukan tindakan balas elektronik melalui rangkaian komunikasi pertempuran, dan tentera yang bertanggungjawab untuk tugas tindakan balas elektronik akan melaksanakan. gangguan. Kaedah ini bukan sahaja memerlukan banyak tenaga kerja dan sumber material, tetapi juga memerlukan kerjasama rapat dengan tentera yang bertanggungjawab untuk peninjauan persekitaran elektromagnet dan tindakan balas elektronik. Oleh itu, tempoh dari peninjauan kepada pelaksanaan gangguan adalah panjang, yang mudah untuk menangguhkan pejuang. CR boleh mengenal pasti rakan atau lawan dengan cepat dan tepat dengan mengesan ciri-ciri spektrum elektromagnet medan perang. Ia boleh melepaskan atau mengelak gangguan dengan cepat semasa menjalankan peninjauan spektrum elektromagnet, yang tidak terdapat dalam radio tradisional.
3.5 Meningkatkan kesalinghubungan sistem
Pada masa ini, pelbagai cabang tentera kita dilengkapi dengan sejumlah besar stesen radio model yang berbeza. Stesen radio ini mempunyai frekuensi kerja yang berbeza, kuasa penghantaran, kaedah modulasi, dsb., dan tidak dapat mencapai kesalinghubungan dan kesalingoperasian, yang telah menjadi faktor penting yang menyekat operasi bersama tiga angkatan tentera. jammer scrambler telefon bimbit boleh meliputi jalur frekuensi yang luas, dan menggunakan perisian untuk merealisasikan pemprosesan jalur asas isyarat, modulasi IF dan penjanaan bentuk gelombang isyarat RF. Dengan memuatkan perisian berbeza secara bebas, CR boleh berkomunikasi dengan kedua-dua stesen radio gelombang pendek,-stesen radio gelombang pendek ultra dan juga satelit. Ia adalah tepat kerana CR boleh belajar secara autonomi protokol dan perkhidmatan komunikasi rangkaian,
Meningkatkan kesalingkendalian dan kesalinghubungan sistem.
Sebagai tambahan kepada fungsi dan kelebihan di atas, CR juga menyediakan fungsi persepsi kedudukan dan persekitaran, yang mempunyai kelebihan kurang terdedah kepada gangguan radio awam dan rangkaian yang lebih pantas, yang merupakan kelebihan radio tradisional yang tidak boleh ditukar ganti.
4 Peluang dan cabaran untuk radio kognitif tentera
CR dianggap sebagai hala tuju pembangunan komunikasi generasi seterusnya. Memandangkan teknologi CR boleh meningkatkan kecekapan penggunaan spektrum wayarles dengan ketara, ia telah menarik perhatian besar dalam industri dan telah berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Walau bagaimanapun, CR masih menghadapi banyak cabaran dari makmal hingga penggunaan praktikal dan ketenteraan:
(1) Kebanyakan penyelidikan semasa kekal pada lapisan fizikal, dan terdapat sedikit penyelidikan mengenai rangkaian CR, topologi rangkaian, protokol rangkaian, dsb.;
(2) Pengesanan spektrum pantas dan teknologi pengenalan isyarat memerlukan penyelidikan lanjut;
(3) Persepsi alam sekitar yang cepat dan berkesan dan cara menggunakan maklumat persepsi alam sekitar dengan berkesan;
(4) Pautan semula-teknologi penubuhan dan penyelenggaraan apabila CR melakukan pelarasan frekuensi dinamik;
(5) Reka bentuk terminal CR adalah kompleks, memerlukan-jalur lebar,-kepekaan tinggi RF hadapan-akhir, algoritma pemprosesan isyarat digital yang pantas dan cekap serta teguh dan reka bentuk perkakasan dan perisian yang boleh dipercayai yang memenuhi piawaian ketenteraan;
(6) Pembelajaran mesin dan cara menggunakan bahasa komputer dengan lebih baik untuk menjadikan rangkaian CR lebih pintar dan lebih selaras dengan ciri dan keperluan komunikasi ketenteraan;
(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) Pengecilan dan reka bentuk penggunaan kuasa rendah terminal.
