淺談?wù)J知無線電的關(guān)鍵技術(shù)

1、本文由mohudeyun貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 科技信息 計算機與網(wǎng)絡(luò) 淺談?wù)J知無線電的關(guān)鍵技術(shù) 長江上海通信管理局 李艷春 摘 要 認知無線電是在軟件無線電的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的智能化無線通信技術(shù)， 它著力于解決頻譜資源的有效利用問題。 論文從軟件無線電的概念出發(fā)， 引出了認知無線電的概念模型， 著重闡述了認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)， 并對其發(fā)展前景及其存在的基 本問題進行了討論。本文指出， 頻譜檢測是認知無線電中的一項重要任務(wù)， 對認知無線電的設(shè)計和實現(xiàn)至關(guān)重要。 關(guān)鍵詞 軟件無線電 認知無線電 頻譜檢測 引言 隨著信息化社

2、會的不斷發(fā)展， 人類社會已離不開通信， 尤其是無線 移動通信。各種新的通信手段、 通信體制的出現(xiàn)為人們的生活、 工作帶 新協(xié)議的不斷發(fā)布， 無線系統(tǒng)制造 來了極大的便利。隨著各種新標準、 商和通信服務(wù)提供商不得不做出響應(yīng)， 通過系統(tǒng)升級， 以保持其技術(shù)的 先進性， 不斷為用戶提供高質(zhì)量的通信服務(wù)。但是， 如此反復(fù)的重新設(shè) 計和硬件的不斷更新?lián)Q代， 不僅成本高， 浪費資源， 而且給最終用戶也 （ ， ） 就是在這樣的 帶來諸多不便。軟件無線電 背景下誕生的， 是能經(jīng)得起時間考驗的無線通信系統(tǒng)。 無線通信中的另一個重要問題是頻譜資源的有效利用。目前頻譜 資源管理國際上采用的通用做法是實行授權(quán)和非授

3、權(quán)頻率管理體制， 在某些授 對于授權(quán)頻段， 非授權(quán)者不得隨意使用。由此帶來的問題是， 權(quán)頻段， 頻譜利用率很低， 而在某些非授權(quán)頻段， 信號又非常的擁擠， 導(dǎo) 致頻譜資源利用極不均衡的現(xiàn)狀。 為解決頻譜資源的有效利用問題， 有 人又提出了基于軟件無線電的認知無線電（ ， ）概念。 技術(shù)的核心則是通過動態(tài)頻譜感知來探測 “頻譜空洞”合理占用臨時 ， 動態(tài)地改變自身信號功率、 發(fā)射頻 可用頻段， 并根據(jù)感知信息自適應(yīng)、 率、 調(diào)制方式等傳輸參數(shù)以規(guī)避正在通信的主用戶 （授權(quán)用戶 。 ） 它要求 用戶通過感知周圍無線環(huán)境、改變自身傳輸參數(shù)以保證不對現(xiàn)存的主 認知無線電不僅具有通信功能， 而且還 用戶

4、產(chǎn)生任何干擾。由此可見， 需具備頻譜檢測能力，具有多功能特征，必須借助于軟件無線電來實 現(xiàn)。認知無線電已成為目前無線通信領(lǐng)域的一大研究熱點。 軟件無線電的概念 在 年 月美國電信系統(tǒng)會議上， 首次提出了軟 件無線電的概念， 指的是可編程或可重構(gòu)電臺， 換句話說就是用同一個 硬件可以在不同時刻實現(xiàn)不同的功能。 隨著技術(shù)發(fā)展和研究深入， 對軟件無線電提出了更深入、 更具體的 （ 對軟件無線電進行了重新定義， ） 即 要求。軟件無線電論壇 軟件無線電是指能夠?qū)崿F(xiàn)充分可編程通信， 對信息進行有效控制， 覆蓋 多個頻段， 支持大量波形和應(yīng)用軟件的通信設(shè)備。 其含義是系統(tǒng)功能由 軟件定義， 其物理層行為也

5、能由于軟件的改變而改變。 簡單而言， 軟件無線電是指采用固定不變的硬件平臺， 通過軟件重 構(gòu)升級來實現(xiàn)靈活多變的通信體制和通信功能的無線電系統(tǒng)。軟件無 標準化、 模塊化以及對信號波形的廣泛 線電硬件平臺的特點是通用化、 適應(yīng)性；軟件無線電的核心是其駐留在 和 或 和 或 內(nèi)部的功能軟件， 這些軟件是可升級、 可重構(gòu)的， 以適應(yīng)不同的技術(shù)標 準、 接口協(xié)議和信號波形。 近幾年， 軟件無線電在微電子技術(shù)的帶動下， 取得了前所未有的快速發(fā)展。 智能化軟件無線電 認知無線電 認知無線電概念最早是由瑞典 博士于 年 月提 出的， 是對軟件無線電功能的進一步擴展。 認知無線電可以感知周圍電 磁環(huán)境， 通過

6、無線電知識描述語 與通信網(wǎng)絡(luò)進行智能交流， 并實 時調(diào)整傳輸參數(shù) （通信頻率、 發(fā)射功率、 調(diào)制方式、 編碼體制等 ， ） 使通信 系統(tǒng)的無線電參數(shù)不僅與規(guī)則相適應(yīng)， 而且能與環(huán)境相匹配， 以達到無 論何時何地都能達到通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。也就 是說， 關(guān)注的是采用軟件方式實現(xiàn)無線電系統(tǒng)信號的處理；而 強調(diào)的是無線系統(tǒng)能夠感知操作環(huán)境的變化，并據(jù)此調(diào)整系統(tǒng)工作參 不僅包括信 數(shù)， 實現(xiàn)最佳適配。從這個意義上講， 是更高層的概念， 號處理， 還包括根據(jù)相應(yīng)的任務(wù)、 政策、 規(guī)則和目標進行推理和規(guī)劃的 高層活動。所以， 認知無線電是智能化的軟件無線電。 認知無線電概念模型 通過射頻

7、外部環(huán)境的交互作用，認知無線電一個基本的認知周期 要經(jīng)歷 個基本過程， 分別是無線傳輸場景分析、 信道狀態(tài)估計及其容 量預(yù)測、 功率控制和頻譜管理， 他們的順序執(zhí)行使認知無線電的認知功 能得以實現(xiàn)。 其中無線傳輸場景分析、 信道狀態(tài)估計及其容量預(yù)測在接 收端實現(xiàn)， 功率控制和頻譜管理在發(fā)射端實現(xiàn)。 認知無線電的認知周期 如圖 所示。 無線信道環(huán)境 發(fā)射 信號 空閑 信道 發(fā)射功率控 制 頻譜資源管理 檢測 無線環(huán)境分析 干擾溫度 信道容量 信道 狀態(tài)估計 預(yù)測建模 接收機 發(fā)射機 圖 認知無線電的基本構(gòu)成形式和組成部分 認知無線電關(guān)鍵技術(shù) 認知無線電的關(guān)鍵技術(shù)主要包括頻譜檢測技術(shù)、自適應(yīng)頻譜資

8、源 分配技術(shù)和認知無線電下的頻譜管理。 頻譜檢測技術(shù) 認知無線電技術(shù)能夠感知并分析特定區(qū)域的頻段，找出適合通信 的 “頻譜空洞” 。如果將待查的頻段分為 種不同的情況： 黑空： 存在高 功率的干擾； 灰空： 存在低功率的干擾； 白空： 僅存在環(huán)境噪聲量， 包括 熱噪聲、 瞬時反射、 脈沖噪聲等。那么頻譜檢測的任務(wù)就是查找適合認 知無線電業(yè)務(wù)的白空， 同時對工作頻段在黑空 （或灰空） 和白空之間的 轉(zhuǎn)變進行監(jiān)測。以下就頻譜檢測方法進行介紹： （ 能量檢測 ） 能量檢測是一種非相關(guān)檢測， 易于實現(xiàn)， 不需要知道授權(quán)用戶的先 驗知識，只需測量頻域或時域上一段觀測空間內(nèi)接收信號的總能量來 缺點 判決是

9、否有授權(quán)用戶出現(xiàn)， 是目前應(yīng)用最廣的一種頻譜檢測方式。 就是噪聲的不確定性使得檢測門限的設(shè)置比較困難，以及無法區(qū)分出 授權(quán)用戶信號、 干擾和噪聲。 （ 匹配濾波器法 ） 采用匹配濾波器作相關(guān)檢測，結(jié)構(gòu)簡單，且能夠使接受信噪比最 大， 但是需要授權(quán)用戶信號為確知信號， 因為不同類型的授權(quán)用戶采用 不同的調(diào)制方式， 這就限制了這種檢測方式的應(yīng)用， 但是也可以用在授 權(quán)用戶信號中有一部分是已知波形的情況下， 例如前導(dǎo)碼， 導(dǎo)頻碼， 訓(xùn) 練序列等等都可用于匹配濾波器檢測。 （ 循環(huán)平穩(wěn)特征檢測 ） 調(diào)制信號一般都具有某種程度上的周期性，其統(tǒng)計特性諸如均值 和自相關(guān)都呈現(xiàn)出周期性， 而噪聲不具備這個特性

10、， 所以我們可以利用 調(diào)制信號的循環(huán)平穩(wěn)特性來進行來檢測出噪聲背景下的授權(quán)用戶。 譜相關(guān)檢測法的優(yōu)點是基于信號特征離散地分布在循環(huán)譜的循環(huán) 頻率中， 而背景噪聲和干擾在非零循環(huán)頻率處不會呈現(xiàn)譜相關(guān)特性， 因 而能夠區(qū)別調(diào)制信號和噪聲以及干擾；譜相關(guān)的局限在于算法要進行 兩次傅里葉變換對信號進行處理，它所能提供的只能是對傅立葉頻譜 的補充， 此外它的計算量很大， 檢測時間長。 （ 本地振蕩器的能量泄漏檢測 ） 利用超外差接收機接收信號時，往往需要將信號從高頻轉(zhuǎn)換到中 頻， 在這個過程中就要使用本地振蕩器， 它的作用就是將射頻信號的射 頻帶寬降低到一定的中頻帶寬。 在這個轉(zhuǎn)換頻率的過程中， 一些本

11、地振 蕩器的能量會通過天線泄露， 我們將微小、 低功耗的傳感器 節(jié)點放置在 主用戶的接收機附近， 這些節(jié)點可以檢測到本地振蕩器的能量泄露， 從 而決定接收機正在使用的信道情況，傳感節(jié)點以低功耗通過控制信道 反饋 。這種方法是基于主用戶主動檢測的前提。 （下轉(zhuǎn)第 頁 ） （ 協(xié)同檢測 ） 科技信息 音 體 美 淺談體育教學中對學生興趣的培養(yǎng) 濮陽市體育運動學校 周榮芬 摘 要 在體育教學中，教學效果與學生的愉快心情、 飽滿精神、 良好的情緒有直接關(guān)系。 培養(yǎng)學生學習興趣與提高體育教學質(zhì)量有 著重要意義。 關(guān)鍵詞 培養(yǎng) 興趣 體育教學 一、 培養(yǎng)學生的體育興趣具有重要意義 興趣是推動學生求知欲的強

12、大內(nèi)在動力，興趣是學生積極認識事物 或從事活動的心理傾向， 這種傾向與注意和情感緊密聯(lián)系著， 學生克服 心理障礙，提高學習興趣以致對感興趣的事物總是優(yōu)先地注意并具有 是發(fā)自內(nèi)心樂于學習的愿望， 興 向往的心情。興趣是積極主動的表現(xiàn)， 趣教學有其深厚的理論基礎(chǔ)，早期教育家就提出了寓教于樂的教育思 想， 現(xiàn)代體育又提出了快樂體育教育思想。 無論寓教于樂還是快樂體育 教育思想以及興趣教學， 它們大體是一致的， 兩者都體現(xiàn)了教育思想的 繼承性。 培養(yǎng)學生興趣是提高自覺性學習的重要條件， 體育課的教學效 精神情緒有直接關(guān)系。 果與學生學習的心情、 二、 興趣的培養(yǎng) 、 興趣是從事體育運動的內(nèi)在因素之一

13、體育教師在教學中應(yīng)了解學生的運動興趣的特征，并掌握培養(yǎng)這 由于興趣是學習活動的動力之一， 所以應(yīng)考慮和照顧學 種興趣的方法。 生的學習興趣， 以便激發(fā)學生參加體育活動的積極性， 但是反對一切從 興趣出發(fā)或遷就學生的興趣，對那些借口沒有興趣而不參加體育活動 的學生， 要注意正面引導(dǎo)。用多樣、 生動、 豐富的激勵性評價， 能使學生 如沐春雨， 使整個課堂充滿勃勃生機， 從而激發(fā)他們的學習興趣。在教 學中， 筆者常根據(jù)學生的心理需求， 關(guān)懷、 表揚孩子， 通過樹立榜樣， 為 每個學生創(chuàng)造成功的機會， 幫助學生樹立自信， 保持學習興趣。使學習 目的與學習動機、 興趣緊密聯(lián)系， 動機是否正確， 直接影響

14、學習的積極 體育教師要經(jīng)常進行學習目的教學， 要揭示體育在社會上所 性。因此， 處的地位及意義，使學生把自己的學習與投入國家建設(shè)實現(xiàn)共產(chǎn)主義 事業(yè)聯(lián)系起來。使學生充分認識到身體好與學習好，工作好的辯證關(guān) 系， 把體育課學習和基礎(chǔ)文化課聯(lián)系在一起。 、 興趣主要在實踐活動中培養(yǎng)出來的 教師應(yīng)根據(jù)學生的生理特點，正確合理地組織體育教學和 體育活 動， 使學生對體育活動有直接興趣，又有間接興趣。在學期開始時， 向?qū)W 宣傳課的任務(wù)， 要求及考核項目和標準。在講授教材 生介紹課的意義、 時內(nèi)容安排上要遵照循序漸進的原則，由易到難地讓學生經(jīng)過努力可 以看到和達到預(yù)想的效果，并產(chǎn)生愉快的情感體驗。使學生知其

15、所以 然， 這樣一來才能激發(fā)學生的興趣， 提高學習自覺性和積極性。 、 嚴密而生動的課堂組織可激發(fā)學生的學習興趣 課堂的組織形式靈活多樣， 只有精 教學有法， 教無定法， 貴在得法。 心編排， 認真組織才能為教學內(nèi)容服務(wù)。在體育教學中， 低年級的游戲 上述均針對單個 用戶進行檢測，然而在移 （上接第 頁 ） 動通信環(huán)境下， 由于無線環(huán)境存在路徑損耗、 陰影效應(yīng)和多徑效應(yīng)， 僅 靠單個用戶檢測頻譜， 不能保證其正確性。因此， 必須結(jié)合多個用戶的 頻譜檢測結(jié)果， 通過協(xié)作檢測來提高頻譜檢測的正確性。 （ 干擾溫度檢測 ） 年 提出了干擾溫度是的概念， 確定和控制無線電環(huán)境中 的干擾源， 是一個衡量

16、干擾源所占用的帶寬和功率的度量標準。 用公式 表示就是 其中， 為波爾茲曼常數(shù)， 等于 ×； 為相應(yīng)帶寬； 為平 均干擾功率（由內(nèi)部噪聲源和外部射頻能量累加產(chǎn)生）。 干擾溫度限提供 了特定頻段和特定地理位置射頻環(huán)境的最惡劣情形的描述。在干擾溫 測得通信系統(tǒng)接收處 度限內(nèi)，接收機能滿意地工作。給定任一個頻帶， 干擾溫度不超過一定界限， 等待服務(wù)的用戶就能使用它， 干擾溫度限將 作為該頻帶的無線電頻率功率的上限。 自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù) 為了解決頻譜資源的日益緊張和目前固定分配頻譜利用率較低的 矛盾， 就要求找到更有效的方法來充分感知和利用無線頻譜資源。 基本 途徑有兩條： 其一， 提高

17、頻譜利用率， 將已授權(quán)用戶的頻譜資源充分利 用， 減少浪費； 其二， 提高系統(tǒng)通信效率， 將已獲得的頻率資源和其他資 源綜合優(yōu)化分配， 進而提高利用率。 由于正交頻分復(fù)用 （ 系統(tǒng)是目前公認的比較容易實現(xiàn)頻譜 ） 資源控制的傳輸方式，該調(diào)制方式可以通過頻率的組合或裁剪實現(xiàn)頻 譜資源的充分利用， 可以靈活控制和分配頻譜、 時間、 功率、 空間等資 教材， 中高年級的健美操、 武術(shù)、 球類等教材學生都非常感興趣， 教學中 如： 容易收到較好效果。但是有些教材重復(fù)比較多幾乎每年都有， 中長 跑、 技巧、 短跑等等， 這些教材是體育練習的提高過程， 或者動作雖然教 如果采 過學生學 會了， 還要經(jīng)常用

18、這些動作鍛煉身體。在教學過程中， 用單一地重復(fù)教學， 學生就會產(chǎn)生逆反心理， 肯定不會有很好的效果。 要使學生對此感興趣，教師在授課時要引導(dǎo)學生培養(yǎng)對運動項目的廣 闊興趣， 克服片面發(fā)展， 防止興趣主義。隨著年級升高或?qū)δ承ｍ椗d 趣的出現(xiàn)， 再逐漸引導(dǎo)學生培養(yǎng)一定項目的中心興趣， 從而調(diào)動學生學 習的積極主動性。 在認識形式上采用嚴密而生動的課堂組織， 既能提高 在中長 長跑技術(shù)， 發(fā)展耐力， 又能結(jié)合實際對學生進行思想教育。 如： 跑教學中， 如果每節(jié)課都要用直線跑， 糾正動作等方法， 學生就會興趣 平談， 產(chǎn)生厭學情緒， 但如果采用不同形式的接力跑、 趕超跑、 追逐跑、 分組對抗等， 不

19、但能增強學生興趣， 又能培養(yǎng)學生的集體榮譽感， 使學 再如： 體育 生情緒高漲， 整個教學過程充滿生動活躍， 團結(jié)緊張的氣氛。 課 跳短繩 對靶投準 整節(jié)課以神話故事 ， 西游記 中的孫悟空等主 要人物打妖怪為線索， 用生動形象的內(nèi)容來提高學生的學習興趣， 并讓 學生思考怎樣才能戰(zhàn)勝妖怪 （學生說要學好本領(lǐng) 。引導(dǎo)學生參加熱身 ） 跑， 配樂體操， 這是一個既簡單又枯燥的內(nèi)容， 經(jīng)過加工改造， 教材變得 情趣化了， 組織形式靈活多樣， 教學方法生動活潑， 學生在歡樂中玩著， 最后也學會了， 而且情緒十分高漲。我深刻體會到： 游戲不但可以讓課 堂活躍， 還有效地提高了學生的學習興趣。 在教學時不

20、同的教材有著不 積 同的組織方法， 可采用游戲， 比賽等方法， 使學生感興趣。生動活潑， 極主動地學習， 以提高課的教學效果。 總之， 在體育教學過程中， 培養(yǎng)學生興趣是增強自覺性學習的重要 條件， 對提高教學效果有重要意義。 興趣教學經(jīng)驗還有待于改進活動方 式， 改革工具， 改革工作方法， 為此我們就不能墨守成規(guī)， 而要改革創(chuàng) 新， 豐富知識， 促使創(chuàng)造性活動能力的發(fā)展。 參考文獻 趙樂如何培養(yǎng)學生的體育興趣 考試周刊 ， 張桂云培養(yǎng)學生運動興趣體育教學的探討 宿州教育學院學 報 ， 楊勤淺談體育教學中如何提高學生運動興趣 培養(yǎng)學生體育 湖北體育科技， 興趣促進健康 子載波功 源， 自適應(yīng)頻譜資源分配的關(guān)鍵技術(shù)主要有： 載波分配技術(shù)、 率控制技術(shù)、