우리 모두 알다시피, 무선 스펙트럼은 귀중한 천연 자원입니다. 3000GHz 이하의 전자기 스펙트럼은 이론적으로 전파 스펙트럼이라고 하지만 기술적인 한계로 인해 현재 인간은 사용 주파수 대역을 9kHz에서 400GHz까지만 구분하고 있다. 실제로 군용 주파수 대역은 40GHz 이하에 집중되어 있는 반면, 민간용 주파수 대역은 주로 3GHz 이하에 집중되어 있습니다. 이동 통신 기술의 급속한 발전으로 새로운 무선 통신 서비스가 끝없이 등장하고 사용자 수는 계속 증가하며 스펙트럼 자원은 점점 부족해집니다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 고급 변조 기술, 코딩 기술, 다중{5}안테나 기술, 링크 적응 및 기타 새로운 기술이 연속적으로 발명되었습니다. 이러한 기술은 다양한 각도에서 채널 용량을 향상시켰고 좋은 결과를 얻었습니다. 그러나 Shannon의 한계로 인해 채널 용량을 무한정 늘리는 것은 불가능합니다. 무선 스펙트럼은 재사용이 가능하지만 특정 주파수 지점이나 주파수 대역에 대해서는 특정 시간 영역과 공간 영역에 제한이 있어 재사용이 불가능하다. 스펙트럼 자원의 부족과 극명하게 대조되는 것은 기존 스펙트럼의 매우 낮은 활용률입니다.
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).
군사 통신에서의 인지 라디오 적용
3.1 통신 시스템의 용량 증가
무선 스펙트럼의 부족은 민간 분야뿐만 아니라 군사 분야에서도 두드러진다. 특히 현대전의 상황에서 제한된 지역에 다양한 전자 장치가 집약적으로 설치되어 스펙트럼 자원이 극도로 타이트해질 것입니다. 또한, 민간 무선장비의 고도화와 이용자의 급격한 증가에 따라 스펙트럼에 대한 수요도 증가하고 있다. 일부 국가의 일부 조직은 군사 스펙트럼의 일부를 민간용으로 할당하기 위해 신청했습니다. 이러한 경향은 의심할 여지 없이 군용 무선 스펙트럼 자원의 부족을 더욱 악화시킬 것입니다. CR은 스펙트럼 자원을 동적으로 활용할 수 있어 이론적으로 수십 배의 스펙트럼 활용도를 향상시킬 수 있습니다. 따라서 CR을 부분적으로 채택하더라도 전체 통신 시스템의 용량을 크게 향상시킬 수 있습니다.
3.2 스펙트럼 관리 효율성 향상
전장 스펙트럼 관리는 매우 중요한 주제이며 모든 국가의 군대는 이 문제에 대한 연구를 매우 중요하게 생각합니다. 그러나 현재 전장 스펙트럼 할당은 기본적으로 고정 주파수 할당 형태로 이루어지고 있다. 실제 전투 상황에서 이 계획은 완전히 성공적이지 않습니다. 한편으로, 이 할당 방식은 스펙트럼 자원의 낮은 활용으로 이어질 뿐만 아니라 시스템 내 또는 아군 간의 전자기 간섭을 쉽게 유발합니다. 반면에 이 할당 방식은 전투가 시작되기 전에 스펙트럼 계획에 많은 시간이 필요합니다. 또한, 통신 주파수는 한번 결정되면 전투 상태에서 어떤 일이 일어나도 변경할 수 없습니다. 왜냐하면
따라서 전장 상황이 급변하는 현대전에서 고정 스펙트럼 할당 방식은 전투기를 지연시키기 쉽다. CR은 자신이 위치한 지역에서 전장의 전자기 환경을 감지하고 필요한 대역폭과 스펙트럼의 가용성을 자동으로 감지할 수 있습니다. 따라서 CR을 통해 스펙트럼 자원의 할당을 빠르게 완료할 수 있으며, 통신 과정에서 통신 주파수도 자동으로 조정될 수 있습니다. 네트워킹 속도를 향상시킬 뿐만 아니라 전체 통신 시스템의 전자기 호환성을 향상시킵니다.
3.3 시스템의-간섭 방지 EOD 방해 전파 기능 개선
안티{0}}재밍 능력은 현대전 상황에서 통신 장비를 측정하는 중요한 지표이며, 전쟁에서 승리하기 위한 중요한 담보이기도 합니다. 기존 채널 안티{1}}재밍 기술에는 주로 확산 스펙트럼, 주파수 호핑, 시간 호핑 및 이로부터 파생된 관련 기술이 포함됩니다. CR은 위와 같은 간섭 방지 기능을{2}} 가지고 있을 뿐만 아니라 DBF 기술과 결합된 위치 감지 기술을 사용하여 빔 방향을 조정하여 간섭을 억제합니다. CR은{3}}간섭 방지 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 전송 전력을 줄이고{4}}차단 방지 능력을 향상시킬 수 있습니다. Cognitive radio에는 간섭을 학습하고 분석할 수 있는 고급 머신 러닝 기능이 있으므로 적절한{5}}재밍 방지 전략(적절한 통신 채널, 변조 방식, 전송 전력, 주파수 호핑 패턴 등 선택)을 선택하여 능동적으로 간섭을 피하십시오. 또한 CR의 작동 주파수 대역이 매우 넓기 때문에 간섭의 어려움도 증가합니다.
3.4 RF 신호 방해 전파 전자 대책 제공
기존의 전자적 대응 방식은 전장 무선 탐지를 통해 전장의 전자파 환경을 먼저 탐지한 후, 탐지된 상황을 전투 통신망을 통해 전자대책부대에 전달하면 전자적 대응 임무를 담당하는 부대가 수행하는 방식이다. 간섭. 이 방법은 많은 인력과 물적 자원이 필요할 뿐만 아니라 전자파 환경 정찰 및 전자적 대응을 담당하는 부대와의 긴밀한 협력이 필요합니다. 따라서 정찰에서 간섭 실시까지의 기간이 길어 전투기를 지연시키기 쉽습니다. CR은 전장의 전자기 스펙트럼 특성을 감지하여 빠르고 정확하게 아군을 식별할 수 있습니다. 기존 라디오에서는 사용할 수 없는 전자기 스펙트럼 정찰을 수행하는 동안 간섭을 신속하게 해제하거나 피할 수 있습니다.
3.5 시스템 상호 연결성 향상
현재 우리 군대의 여러 지점에는 다양한 모델의 많은 라디오 방송국이 있습니다. 이들 무선국은 작동 주파수, 송신 전력, 변조 방식 등이 서로 다르며 상호 연결 및 상호 운용성을 달성할 수 없어 3군 합동 작전을 제한하는 중요한 요소가 되었습니다. 휴대 전화 스크램블러 방해 전파는 넓은 주파수 대역을 커버할 수 있으며 소프트웨어를 사용하여 신호의 기저대역 처리, IF 변조 및 RF 신호 파형 생성을 실현합니다. CR은 다른 소프트웨어를 독립적으로 로드하여 단파 라디오 방송국,{0}초단파 라디오 방송국, 심지어 위성과도 통신할 수 있습니다. CR이 네트워크 통신 프로토콜 및 서비스를 자율적으로 학습할 수 있기 때문입니다.
시스템의 상호 운용성과 상호 연결성을 개선합니다.
위의 기능과 장점 외에도 CR은 기존 무선의 대체할 수 없는 장점인 민간 무선 간섭에 덜 민감하고 더 빠른 네트워킹의 장점이 있는 측위 및 환경 인식 기능도 제공합니다.
4 군용 인지 라디오의 기회와 도전
CR은 차세대 커뮤니케이션 발전의 방향으로 여겨집니다. CR 기술은 무선 스펙트럼의 활용 효율을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 업계에서 큰 주목을 받았으며 최근 몇 년 동안 빠르게 발전했습니다. 그러나 CR은 실험실에서 실제 및 군사용에 이르기까지 여전히 많은 과제에 직면해 있습니다.
(1) 현재 연구의 대부분은 물리계층에 머물고 있으며 CR 네트워킹, 네트워크 토폴로지, 네트워크 프로토콜 등에 대한 연구는 거의 없다.
(2) 고속 스펙트럼 감지 및 신호 식별 기술은 추가 연구가 필요합니다.
(3) 빠르고 효과적인 환경 인식 및 환경 인식 정보를 효과적으로 활용하는 방법;
(4) CR이 동적 주파수 조정을 수행할 때{1}링크 재설정 및 유지 관리 기술,
(5) CR 터미널의 설계는 복잡하여{1}}광대역,-감도가 높은 RF 프런트 엔드,{3}}빠르고 효율적인 디지털 신호 처리 알고리즘, 군사 표준을 충족하는 안정적인 하드웨어 및 소프트웨어 설계;
(6) 기계 학습 및 컴퓨터 언어를 더 잘 사용하여 CR 네트워크를 보다 지능적이고 군사 통신의 특성 및 요구 사항에 맞게 만드는 방법;
(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) 단말기의 소형화 및 저전력 설계.
