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获取信息的方式
频谱感知技术
通过扫描测量，获取特定频段的无线电使用情况技术，讲究时效性以及准确性
数据库接入
CRS可以接入一个或多个数据库，通过数据库可获得如：操作环境，政策，用户使 用模式，可用频率等信息
无线电信道监听
CRS终端可以监测CRS系统中或者系统外的特定信道获取知识，例如：认知导频信 息CPC（cognitive pilot channel ）, 认知控制信道CCC(cognitive control channel )等
A
B
C
9
背景
现有的频谱分配政策

静态固定频谱管理方式：即国家将频谱资源分配给不同的无线电部门和 相应的无线接入技术
−
优点：有利于网络规划、运营、维护、管理，并且能够避免同频系
统间的干扰
−
缺点：频谱资源的利用呈现出高度的不均衡性。那些利用率较低的 频谱资源存在着动态、大小不一、零散等特征
—— 频谱智能高效利用成为影响 未来无线产业发展的关键性课题
RAT 2
RAT 3
RAT 1 RAT 1
RAT 2
RAT 2 RAT 2
Type1 UE
Initial Spectrum Allocation
Type2 UE
Dynamic Spectrum Allocation
以LTE为例，LTE用户作为次用户访问 GSM以及UMTS的频段 1类终端：支持一种RAT，且仅支持 该RAT在其初始配置的频谱下工作 2类终端：支持一种RAT，但可以通 过SDR实现频谱共享功能，即在非初 始分配的频谱资源上进行工作 3类终端（MUE）：支持至少两种 RAT，可以支持两种RAT同时工作， 同时具有2类终端的功能。
Initail Allocation
LTE 5MHz
Core Network
LTE 5MHz
GSM 5MHz
UMTS 5MHz
LTE 5MHz
Spectrum Dynamic allocation
Spectrum of Primary RAT
Spectrum of Secondary RAT
RAT 1
学习过程的输出可用于开发系统操作环境的知识基础库和/或在未来的
传输中使用这一信息。另外，使用知识基础库和/或学习进程的结果，
可以用于进行动态调整的决策
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CR技术特点
现有ITU-R决议中表明，CR是一系列新技术的集合， 而
非一种新的无线业务；
CR必须与现有无线接入系统结合才能发挥作用不会基于
国际国内CRS研究进展
总结
25
CR技术在空白U-频段（White Space）的应用
应用场景之一：Backhual Link
针对无线backhaul link的资源分配，目前 基本上考虑将一部分授 权分配给无线通信系统 的频谱资源用于无线 backhaul link连接。 由于每个运营商最终所 得到的频谱是非常有限 的，这种划分一部分资 源给无线backhaul link的方式势必会对接 入链路的容量和服务质 集中控制服 务器 量造成损失 空白U频段的利用率不 DB 高，稳定性较好，而且 拥有优秀的传输特性 Fixed access
CRS可通过诸如SDR等技术来改变的运行参数
输出功率 频率范围 无线接入 技术
调制方式
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学习
学习的目的是通过使用先前存储的的网络的行为和相应结果的信息来实
现认知无线网络的性能提升
学习过程的一个核心功能是在不断变化的环境中创建和维护知识基础。
需要特别指出的是必须确保所收集和存储信息是可靠和准确的
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背景
信号处理技术极大提高了无线系统在接入使用时的
频谱利用率；但仍未解决频谱资源未被使用时造成 空洞浪费的问题 如何发展频谱智能高效利用技术来解决未来无线通 信频谱需求的瓶颈？ 是否可以考虑在授权频段闲置时允许其他无线业务 用户接入？如果可以，需要满足什么条件？
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目录
一 二 三 四 五 六
时间
IMT-Advanced 4G
移 动 性 增 强

GSM cdmaOne
1G
AMPS TACS
2G
3G 3G+
WCDMA cdma2000 TD-SCDMA
E3G
BWA
802.16m 802.16/WiMAX
WLAN
802.11/WiFi
物联网 感知网 RFID ……
数据速率和带宽需求不断增加
认知无线电技术研究
2011/10/31 中讯设计院
目录
一 二 三 四 五 六
传统无线资源管理面临挑战 认知无线电系统原理介绍 认知无线电可能的应用场景 引入认知无线电对频谱管理的影响
国际国内CRS研究进展
总结
2
背景
现代频谱需求

移动通信宽带化
1985 1995 2000 2005
HSDPA 2010 2015 HSUPA LTE 1xEV-DO AIE/UMB 1xEV-DV
15
认知无线电系统(CRS)
16
认知无线电系统框图
认知环
认知无线电系统框图
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需要获取哪些信息
内部状态信息
• 状态信息：空闲，使用，维护等 • 配置信息：使用的频段，使用的 协议等 • 业务负载信息 • 干扰等级 • 覆盖地区 • 地理位置 • 天线方向 • 发射功率级别等
外部状态信息
• 当前其他频谱使用状况信息 • 其它无线电业务系统的位置，状态 ，频谱分配信息等 • 用户需求信息（例如：高带宽，低 延迟，快速下载时间和低费用等） • 政策信息（例如：CRS可使用的频 段，容许的最大传输功率等） • 此区域的CRS用户分布情况 • 其它无线业务站台空话的最大干扰 等
3
背景
无线通信发展迅速 频谱资源需求增加
ITU-R M.2078报告
RATG1：IMT之前的系统、IMT-2000及其增强版 -----包含蜂窝移动系统、IMT-2000系统以及它们的加强型 RATG2：IMT-Advanced系统 ------如ITU-R M.1645建议书的图2所描述的IMT-Advanced（例如， 新的无线接入和新的游牧/本地无线接入），但不包括已在其他RAT组 中描述的系统
地理位置信息
可获得CRS系统内和其它无线电业务系统的基站和移动台位置信息（如GPS或其他 定位系统）
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决策和调整
根据已获取的知识，认知无线网络具有动态地和自主地调整其运行参数和协
议的能力，以达到预定义的目标
CRS分析已获取的知识，动态地和自主地做出重构的决策，之后CRS将根据决
策，改变其运行参数和协议
传统无线资源管理面临挑战 认知无线电系统原理介绍 认知无线电可能的应用场景 引入认知无线电对频谱管理的影响
国际国内CRS研究进展
总结
12
基本关键词
几个关键词：
主用户/感知用户 授权/非授权
DSA 率功 频率
时间 使用中的频谱 频谱空洞
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基本概念介绍
ITU-R认知无线电（CR: Cognitive Radio）定义： 即无线电发射机和/或接收器采用的一种可以了解其操作和地理环境、确 定政策及其内部状态的技术；一种能够根据了解到的情况动态和自动调节 参数和协议以达到预定目标的技术；也是一种可从了解到的结果中汲取经 验的技术 认知无线电（CR）
Broadcasting system
中/远距离无线通信
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CR技术在空白U-频段（White Space）的应用
应用场景之三：短距
离无线通信
此场景中的短距离指提 供基站与接入节点距离 为50米之内，短距离无 线通信系统接入到空白 U频段
短距离协作网络
Fixed access operator

Rural area Macro/Micro cell Hot Spot/Home/ Femto/Pico
NB Relay Backhaul link
空白U-频段建立backhaul链路场景
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CR技术在空白U-频段（White Space）的应用
应用场景之二：中/远距离无线通信 在农村等区域以解决覆盖为主的地区提供电信级的公众陆地移动通信服务，与 LTE网络形成互补
频谱移动性管理
• 当认知系统的工 作频谱信道质量 变差或者用户位 置移动时都有可 能导致频谱切换
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实现CR需解决的问题——接入和退让
接入机制
退让机制： 次要及未授权用户主动避让主要用户和授权用户
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目录
一 二 三 四 五 六
传统无线资源管理面临挑战 认知无线电系统原理介绍 认知无线电可能的应用场景 引入认知无线电对频谱管理的影响
Provide wide area Coverage
Urban area
2.6GHz
Broadcasting system
700MHz
2.6GHz 2.6GHz
Broadcasting system
Rural area
Reduce network investment
Avoid handover frequently
短距离非协作网络
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CR技术在IMT系统中的应用
单运营商下IMT系统内频谱共享应用场景 不同RAT共享相同频谱资源
Power
S1
S2
S3
GSM@S1
LTE@S1+S2+S3
GSM@S2
GSM@S3
S1
S2
S3
GSM band
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