Као што сви знамо, радио спектар је вредан природни ресурс. Иако се електромагнетни спектар испод 3000ГХз теоретски назива радио спектром, због техничких ограничења, људи тренутно само деле опсег фреквенција за коришћење од 9кХз до 400ГХз. У ствари, војни фреквентни опсези су концентрисани испод 40 ГХз, док су цивилни фреквентни опсези углавном концентрисани испод 3 ГХз. Са брзим развојем технологије мобилне комуникације, нове бежичне комуникационе услуге се појављују у бескрајном току, број корисника наставља да расте, а ресурси спектра постају све оскуднији. Да би се решио овај проблем, низ напредних техника модулације, техника кодирања, техника са више- антена, прилагођавања везе и других нових технологија су сукцесивно измишљене. Ове технологије су побољшале капацитет канала из различитих углова и постигле добре резултате. Међутим, због Шенонове границе, немогуће је неограничено повећавати капацитет канала. Иако се радио спектар може поново користити, за одређену фреквенцијску тачку или фреквентни опсег, он је ограничен у одређеном временском и просторном домену и не може се поново користити. У потпуној супротности са недостатком ресурса спектра је изузетно ниска стопа искоришћења постојећег спектра.
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).
Примена когнитивног радија у војној комуникацији
3.1 Повећати капацитет комуникационог система
Недостатак бежичног спектра није изражен само у цивилном, већ иу војном пољу. Посебно у условима савременог ратовања, различити електронски уређаји се интензивно постављају на ограниченом простору, што ће ресурсе спектра учинити изузетно тесним. Штавише, са надоградњом цивилне радио опреме и наглим повећањем броја корисника, расте и потражња за спектром. Неке организације у неким земљама су се пријавиле за додељивање дела војног спектра за цивилну употребу. Овај тренд ће несумњиво додатно погоршати недостатак ресурса војног радио спектра. ЦР може динамички да користи ресурсе спектра, што теоретски може да побољша коришћење спектра десетинама пута. Стога, чак и ако се ЦР делимично усвоји, капацитет целокупног комуникационог система може се знатно побољшати.
3.2 Побољшати ефикасност управљања спектром
Управљање спектром на бојном пољу је веома важна тема, а војска свих земаља придаје велики значај истраживању овог питања. Међутим, тренутно се додела спектра на бојном пољу у основи врши у облику доделе фиксних фреквенција. Из стварне борбене ситуације овај план није у потпуности успешан. С једне стране, ова шема алокације не само да доводи до ниског коришћења ресурса спектра, већ и лако изазива електромагнетне сметње унутар система или између пријатељских снага; са друге стране, ова шема алокације захтева доста времена за планирање спектра пре него што битка почне; Поред тога, када се једном одреди фреквенција комуникације, она се не може променити без обзира шта се дешава у борбеном стању. јер
Стога, у савременом рату где се ситуација на бојном пољу брзо мења, фиксна шема расподеле спектра лако може да одложи борце. ЦР може да осети електромагнетно окружење бојног поља у области у којој се налази и аутоматски открије доступност потребног пропусног опсега и спектра. Због тога се алокација ресурса спектра може брзо завршити уз помоћ ЦР-а, а фреквенција комуникације се такође може аутоматски подешавати током процеса комуникације. Не само да побољшава брзину умрежавања, већ и побољшава електромагнетну компатибилност целог комуникационог система.
3.3 Побољшајте способност система против -ометања ЕОД ометања
Способност против{0}}ометања је важан показатељ за мерење комуникационе опреме у условима савременог ратовања, а такође је и важна гаранција за победу у рату. Традиционалне технологије за спречавање-ометања канала углавном укључују проширени спектар, скакање фреквенције, временско прескакање и сродне технологије изведене из њих. ЦР не само да има горенаведену способност против-сметања, већ и потискује сметње прилагођавањем смера зрака због употребе технологије детекције положаја, комбиноване са ДБФ технологијом. ЦР не само да побољшава -способност против сметњи, већ може и да смањи снагу преноса и побољша способност против -пресретања. Когнитивни радио има напредне могућности машинског учења, које могу да уче и анализирају сметње, тако да могу да изаберу одговарајуће стратегије против -ометања (изаберите одговарајући комуникациони канал, метод модулације, снагу преноса, образац скакања фреквенције, итд.) да активно избегавајте сметње. Поред тога, пошто је радни фреквенцијски опсег ЦР-а веома широк, то такође повећава потешкоће сметњи.
3.4 Обезбедите електронске противмере за ометање РФ сигнала
Традиционални метод електронских противмера је да се прво детектује електромагнетно окружење бојног поља путем радио детекције на бојном пољу, а затим се детектована ситуација саопшти снагама за електронске противмере путем борбене комуникационе мреже, а трупе одговорне за задатак електронске противмере ће извршити сметње. Овај метод не само да захтева много људства и материјалних ресурса, већ захтева и блиску сарадњу са трупама одговорним за извиђање електромагнетног окружења и електронске противмере. Дакле, период од извиђања до спровођења мешања је дуг, што је лако одложити борце. ЦР може брзо и прецизно идентификовати пријатеља или непријатеља тако што ће осетити карактеристике електромагнетног спектра бојног поља. Може брзо да ослободи или избегне сметње током извиђања електромагнетног спектра, што није доступно у традиционалном радију.
3.5 Побољшати међусобну повезаност система
Тренутно су различити родови наше војске опремљени великим бројем радио станица различитих модела. Ове радио станице имају различите радне фреквенције, снагу преноса, методе модулације итд. и не могу да остваре међусобну повезаност и интероперабилност, што је постало важан фактор који ограничава заједничке операције три оружане снаге. Скремблер за ометање мобилног телефона може покрити широк фреквентни опсег и користити софтвер за реализацију обраде сигнала основног опсега, ИФ модулације и генерисања таласног облика РФ сигнала. Независним учитавањем различитог софтвера, ЦР може да комуницира са краткоталасним радио станицама, ултра-радио станицама на кратким таласима, па чак и са сателитима. Управо зато што ЦР може самостално да учи мрежне комуникационе протоколе и услуге,
Побољшати интероперабилност и међусобну повезаност система.
Поред горе наведених функција и предности, ЦР такође обезбеђује функције позиционирања и перцепције окружења, које имају предности у томе што су мање подложне цивилним радио сметњама и брже умрежавање, што су незаменљиве предности традиционалног радија.
4 Могућности и изазови за војни когнитивни радио
ЦР се сматра правцем развоја комуникације следеће генерације. Пошто ЦР технологија може значајно да побољша ефикасност коришћења бежичног спектра, привукла је велику пажњу у индустрији и брзо се развила последњих година. Међутим, ЦР се и даље суочава са многим изазовима од лабораторијске до практичне и војне употребе:
(1) Већина тренутних истраживања остаје на физичком нивоу, а мало је истраживања о ЦР умрежавању, топологији мреже, мрежним протоколима, итд.;
(2) Технологија брзог спектра и идентификације сигнала захтева даље истраживање;
(3) Брза и ефикасна перцепција животне средине и како ефикасно искористити информације о перцепцији животне средине;
(4) Технологија поновног-успостављања везе и одржавања када ЦР врши динамичко подешавање фреквенције;
(5) Дизајн ЦР терминала је сложен, захтева -широкопојасни, високо-осетљив РФ фронт-, брзе и ефикасне алгоритме за дигиталну обраду сигнала, као и робустан и поуздан дизајн хардвера и софтвера који испуњава војне стандарде;
(6) Машинско учење и како боље користити компјутерски језик да би ЦР мрежа била интелигентнија и више у складу са карактеристикама и захтевима војних комуникација;
(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) Минијатуризација и дизајн терминала ниске потрошње енергије.
