Както всички знаем, радиочестотният спектър е ценен природен ресурс. Въпреки че електромагнитният спектър под 3000GHz теоретично се нарича радиочестотния спектър, поради технически ограничения, хората понастоящем само разделят честотната лента за използване от 9kHz на 400GHz. Всъщност военните честотни ленти са концентрирани под 40GHz, докато гражданските честотни ленти са съсредоточени предимно под 3GHz. С бързото развитие на технологията за мобилна комуникация новите безжични комуникационни услуги се появяват в безкраен поток, броят на потребителите продължава да се увеличава, а ресурсите на спектъра стават все по-оскъдни. За да се реши този проблем, са измислени последователно разнообразни усъвършенствани техники за модулация, техники за кодиране, техники с много антени, адаптиране на връзките и други нови технологии. Тези технологии са подобрили капацитета на канала от различни ъгли и са постигнали добри резултати. Въпреки това, поради ограничението на Шанън, е невъзможно да се увеличи капацитетът на канала за неопределено време. Въпреки че радиочестотният спектър може да се използва повторно, за определена честотна точка или честотна лента, той е ограничен в определен времеви домейн и космически домейн и не може да се използва повторно. В резки контраст с недостига на ресурси на спектъра е изключително ниската степен на използване на съществуващия спектър.
Фигура 1 показва 0-6GHz утилизацията на спектъра, тествана от Калифорнийския университет в Бъркли. Действителните резултати от измерването показват, че в глобалната лицензирана честотна лента, дори в честотната лента от 300MHz до 3GHz с добри характеристики на размножаване на сигнала и много тясно търсене, степента на утилизация на спектъра е по-малка от 6%; в честотната лента 3-4GHz честотата на утилизация на спектъра се намалява до 0,5%; Над 4GHz честотното утилизация е по-ниско. Затова как ефективно да споделяте ресурсите на спектъра и напълно да подобрите усвояването на спектъра се превърна в спешен проблем, който трябва да бъде решен. В този контекст технологията Когнитивно радио (CR, Когнитивно радио) предлага ново решение —подобряване на ефективността на използване на безжичния спектър чрез Динамично споделяне на спектъра (DSS, Динамично споделяне на спектъра).
Приложение на когнитивното радио във военната комуникация
3.1 Увеличаване на капацитета на комуникационната система
Недостигът на безжичен спектър е не само виден в цивилната област, но и във военната област. Особено при условията на съвременната война, разнообразие от електронни устройства са настроени интензивно в ограничен район, което ще направи спектъра ресурси изключително стегнати. Освен това с модернизирането на цивилното радиооборудване и рязкото увеличаване на броя на потребителите, търсенето на спектър също се увеличава. Някои организации в някои страни са кандидатствали за разпределяне на част от военния спектър за цивилно ползване. Тази тенденция несъмнено допълнително ще влоши недостига на военни ресурси от радиочестотния спектър. CR може динамично да усвоява ресурсите на спектъра, което теоретично може да подобри усвояването на спектъра от десетки пъти. Следователно, дори ако CR бъде частично приет, капацитетът на цялата комуникационна система може да бъде значително подобрен.
3.2 Подобряване на ефективността на управлението на спектъра
Управлението на спектъра на Бойното поле е много важен предмет, а военните от всички страни придават голямо значение на изследванията на този въпрос. Понастоящем обаче разпределението на спектъра на бойното поле основно се извършва под формата на фиксирано разпределение на честотата. От действителната бойна ситуация този план не е напълно успешен. От една страна, тази схема за разпределение не само води до ниско ползване на ресурсите на спектъра, но и лесно причинява електромагнитни смущения в рамките на системата или между приятелски сили; от друга страна, тази схема за разпределяне изисква много време за планиране на спектъра преди началото на битката ; Освен това, след като се определи честотата на комуникация, тя не може да бъде променяна, без значение какво се случва в бойното състояние. защото
Ето защо, в съвременната война, където ситуацията с бойното поле се променя бързо, фиксираната схема за разпределяне на спектъра е лесна за забавяне на бойците. CR може да усети електромагнитната среда на бойното поле в областта, където се намира, и автоматично да открие наличието на необходимата честотна лента и спектър. Следователно разпределението на ресурсите на спектъра може да бъде завършено бързо с помощта на CR, а честотата на комуникация може също да бъде автоматично коригирана по време на комуникационния процес. Той не само подобрява скоростта на работа в мрежа, но и подобрява електромагнитната съвместимост на цялата комуникационна система.
3.3 Подобряване на способността за заглушаване на EOD против смущения на системата
Способността против заглушаване е важен показател за измерване на комуникационното оборудване при условията на съвременната война, а също така е важна гаранция за спечелването на войната. Традиционните технологии за антизаглушаване на каналите включват главно спектър на разпространение, честотно подскачане, подскачане на времето и свързаните с тях технологии, получени от тях. CR не само има горепосочената способност за борба с смущенията, но и потиска смущенията, като регулира посоката на лъча поради използването му на технология за наблюдение на позициите, съчетана с технологията DBF. CR не само подобрява способността за борба с смущенията, но и може да намали мощността на предаване и да подобри способността против прихващане. Когнитивното радио има усъвършенствани възможности за машинно обучение, които могат да научат и анализират смущенията, така че да може да избере подходящи стратегии против заглушаване (изберете подходящ комуникационен канал, метод на модулация, предаване на мощност, модел на подскачане на честотата и т.н.), за да се избегнат активно смущенията . В допълнение, тъй като работната честотна лента на CR е много широка, тя също така увеличава трудността на смущенията.
3.4 Осигурете RF заглушаване на сигнала Електронни мерки за противодействие
Традиционният метод за електронни мерки за противодействие е първо да се открие електромагнитната среда на бойното поле чрез радиооткриване на бойното поле, след което да се съобщи откритата ситуация на електронната сила за противодействие чрез бойната комуникационна мрежа, а войските, отговорни за електронната задача за противодействие, ще извършат смущения. Този метод не само изисква много работна ръка и материални ресурси, но и изисква тясно сътрудничество с войските, отговарящи за електромагнитната среда разузнаване и електронни мерки за противодействие. Ето защо, периодът от разузнавателен до изпълнение на смущения е дълъг, което е лесно да се забави бойци. CR може бързо и точно да идентифицира приятел или враг, като усеща характеристиките на електромагнитния спектър на бойното поле. Тя може бързо да освободи или да избегне смущения, докато провежда разузнаване с електромагнитен спектър, което не се предлага в традиционното радио.
3.5 Засилване на взаимосвързаността на системата
Понастоящем различни клонове на нашата армия са оборудвани с голям брой радиостанции от различни модели. Тези радиостанции имат различни работни честоти, предават мощност, методи за модулация и т.н., и не могат да постигнат взаимосвързаност и оперативна съвместимост, което се превърна във важен фактор, ограничаващ съвместните операции на трите въоръжени сили. мобилен телефон scrambler jammer може да покрие широка честотна лента, и да използвате софтуер, за да реализирате базовата лента обработка на сигнала, модулацията IF и генерирането на RF сигналната вълнаформа. Чрез независимо зареждане на различен софтуер, CR може да комуникира както с къси вълни радиостанции, ултра-къси вълнови радиостанции, така и дори спътници. Именно поради това, че CR може самостоятелно да научи протоколи и услуги за мрежова комуникация,
Подобряване на оперативната съвместимост и взаимосвързаността на системата.
Освен горепосочените функции и предимства, CR осигурява и функции за позициониране и възприемане на околната среда, които имат предимствата да бъдат по-малко податливи на граждански радиосмущения и по-бързо изграждане на мрежи, които са незаменими предимства на традиционното радио.
4 Възможности и предизвикателства за военното когнитивно радио
Счита се, че CR е посоката на следващото поколение комуникационно развитие. Тъй като технологията CR може значително да подобри ефективността на използване на безжичния спектър, тя привлича голямо внимание в индустрията и се развива бързо през последните години. Въпреки това CR все още е изправена пред много предизвикателства от лаборатория до практическа и военна употреба:
(1) Повечето от настоящите изследвания остават на физическия слой, а има малко изследвания за CR работа в мрежа, мрежова топология, мрежови протоколи и др.;
(2) Технологията за бързо наблюдение и идентификация на сигнала се нуждае от допълнителни изследвания;
(3) Бързо и ефективно възприемане на околната среда и как ефективно да се утихне информацията за възприятието за околната среда;
(4) Технология за повторно установяване и поддръжка на връзки, когато CR извършва динамично регулиране на честотата;
(5) Дизайнът на терминала CR е сложен, изискващ широколентов, високочувствителност RF преден край, бързи и ефективни алгоритми за обработка на цифрови сигнали, както и здрав и надежден хардуерен и софтуерен дизайн, който отговаря на военните стандарти;
(6) Машинното обучение и начините за по-добро използване на компютърния език, за да стане CR мрежата по-интелигентна и по-съобразена с характеристиките и изискванията на военните комуникации;
(7) Съвместимост между CR и активно оборудване. Цената на CR терминалите е висока, а дори и за военна употреба, е невъзможно да се оборудва войски в голям мащаб за кратък период от време. Това изисква CR да може да покрива повечето честотни ленти, методи за модулация и методи за подскачане на честотата на активното комуникационно оборудване на нашите военни;
(8) Миниатюризация и дизайн с ниска консумация на енергия на терминала.
