一前沿技术L【摘要】文章针对现有通信网络的不足,围绕网络认知性及其环境感知、数据挖掘、智能决策以及网络可重配置等关键技术,对认知网络的基本概念及其应用进行了阐述。【关键词】认知网络智能决策环境感知数据挖掘网络可重构1引言随着信息时代的到来,对无线服务如移动通信、公共安全、电视广播等的需求持续升高。使得无线电磁频谱已成为现代社会中极其重要的国家资源。无线频谱资源的使用是需要国家政府管理协调的,这就造成了无线电通信在频谱使用上面临两大难题:◆匮乏。现有的频谱分配方法是为每种新的服务提供固定的频段。由于可用的频谱总量有限,随着服务种类的不断增加,可供分配的频谱将最终用尽。尤其是近期基于频谱的服务和设备急剧增加,频谱匮乏问题的解决更显迫切。◆部署困难。目前,运行这些系统需要国家进行大范收稿日期:2008年1月2日圆秒幻通信2008年2月(上、下围、逐个频率、逐个系统地协调。随着系统数量的增加、规模地扩大和复杂度的提高,部署时间往往会不同程度地受到影响。这两个难题都是由现有的集中式、静态频谱分配策略引起的。集中式、静态频谱分配策略不能灵活地在空间和时间上实现对已分配频谱的动态复用。因而造成了频谱的明显匮乏和利用率低下。此外,集中式、静态频谱分配策略还要求在系统部署前预先向服务分配频谱,这更加导致了部署的困难。据研究表明,在任意一个给定时刻,人们所用到的频谱只占所有可用频谱的2%到6%。这是因为,许多已分配的频谱仅用于特定的地理区域,也有大量已分配的频谱只应用于特定的、很短的时段,由于空间上无线电传播的局部化,以≤≤≤责任编辑:周霞zhou×ia2006@gmamcom万方数据认知无线电网络关键技术研究j前沿技术Lj刖猫玟木L”及时间上高猝发性的服务的增加。使这种频谱浪费现象越来越严重。若能对这些。浪费的频谱进行再利用,也可以在很大程度上提高频谱的可用容量。因此,问题并不是真正的频谱匮乏,而是我们没有一种在满足现行授权频谱用户的要求的同时,对频谱访问进行智能管理的技术。解决这两个问题的有效方法之一是认知无线电技术(CR,CognitiveRadio。美国联邦通信委员会(FCC于2002年6月成立了无线频谱政策任务组(SpectrumPolicyTaskForce,制订了智能无线的工作方针。在该方针中使用被称为认知无线电等多项技术,能够避开正在使用的频道。动态地分配频率。FCC于2003年12月公布了修正案,只要具备认知无线电功能,即使是其用途未获许可的无线终端,也能使用需要无线许可的现有无线频带,FCC在推进智能无线技术的同时还将放宽有关限制。”。认知无线电这个术语首先是由JosephMitola提出的,全球的大学已经开始研究CR的理论、实现方式和实际应用,Intel、Qualcomm、Philips、Nokia等公司也已经开始着手研究和开发。而以认知无线电为基础的认知网络是近几年刚刚被提出的,它引起众多学科和不同专业背景学者们的日益重视。成为一门广泛的交叉和前沿科学。2基本概念认知网络㈦川是指网络能够感知外部环境,通过对外部环境的理解与学习,实时调整通信网络内部配置,智能地适应外部环境的变化。专用认知网络是指通信网络能够感知专用环境,通过对专用环境的理解与学习,实时调整通信网络内部配置,智能地适应专用环境的变化。其内涵主要体现在三个方面:(1从通信网络这一主体所处的外部环境来看是战时环境。专用环境与一般环境有很大区别,针对通信网络而言,其区别主要体现在电磁环境复杂、专用信息量剧增、对抗力度超强等方面。(2从通信网络这一主体强调的能力来看是认知能力以及自我配置能力。采用认知无线电等技术,”实现。感知一决策一行为的动态自适应过程。主要包括感知、决责任编辑:周霞zhouxia2006@gma钉_com>>>策、行为。(3从通信网络主体本身来看是一体化的通信网络。它包括了各种专用通信网络,甚至民用通信网络。3认知网络理论体系图1给出了认知网络的理论体系。该理论体系从人类的认知特性出发,以系统工程方法论、信息处理与人工智能为基础,围绕认知将环境感知、数据挖掘、智能决策与网络动态配置紧密有机地结合在一起。./——————、,/——————、。/—————、lf/—————~、环境感知lI数据挖掘J1智能决策II网络动态配...