Hammamizga ma'lumki, radio spektri qimmatli tabiiy resursdir. 3000 &ts dan past bo'lgan elektromagnit spektr nazariy jihatdan radio spektri deb ataladigan bo'lsa-da, texnik cheklovlar tufayli odamlar hozirda foydalanish chastotasi diapazonini faqat 9 kHz dan 400 gigagertsgacha bo'lishadi. Darhaqiqat, harbiy chastota diapazonlari 40 gigagertsdan past, fuqarolik chastota diapazonlari esa asosan 3 gigagertsdan pastda to'plangan. Mobil aloqa texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan cheksiz oqimda yangi simsiz aloqa xizmatlari paydo bo'ladi, foydalanuvchilar soni o'sishda davom etmoqda va spektr resurslari tobora kamaymoqda. Ushbu muammoni hal qilish uchun ketma-ket turli xil ilg'or modulyatsiya texnikasi, kodlash texnikasi, multi-antenna texnikasi, havola moslashuvi va boshqa yangi texnologiyalar ixtiro qilindi. Bu texnologiyalar kanal sig‘imini turli tomonlardan oshirib, yaxshi natijalarga erishdi. Biroq, Shannon chegarasi tufayli kanal sig'imini cheksiz oshirish mumkin emas. Radio spektridan qayta foydalanish mumkin bo'lsa-da, ma'lum bir chastota nuqtasi yoki chastota diapazoni uchun u ma'lum bir vaqt va makon domenida cheklangan va uni qayta ishlatib bo'lmaydi. Spektr resurslarining tanqisligidan keskin farqli o'laroq, mavjud spektrdan juda past foydalanish darajasi.
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).
Harbiy aloqada kognitiv radiodan foydalanish
3.1 Aloqa tizimining imkoniyatlarini oshirish
Simsiz aloqa spektrining etishmasligi nafaqat fuqarolik sohasida, balki harbiy sohada ham sezilarli. Ayniqsa, zamonaviy urush sharoitida turli xil elektron qurilmalar cheklangan hududda intensiv ravishda o'rnatiladi, bu esa spektr resurslarini juda qattiq qiladi. Bundan tashqari, fuqarolik radiotexnika vositalarining yangilanishi va foydalanuvchilar sonining keskin o'sishi bilan spektrga bo'lgan talab ham ortib bormoqda. Ayrim mamlakatlardagi ba'zi tashkilotlar harbiy spektrning bir qismini fuqarolik maqsadlarida foydalanishga ajratish uchun ariza berishgan. Bu tendentsiya, shubhasiz, harbiy radio spektr resurslari tanqisligini yanada kuchaytiradi. CR spektr resurslaridan dinamik ravishda foydalanishi mumkin, bu esa spektrdan foydalanishni o'nlab marta nazariy jihatdan yaxshilashi mumkin. Shuning uchun, agar CR qisman qabul qilingan bo'lsa ham, butun aloqa tizimining imkoniyatlarini sezilarli darajada yaxshilash mumkin.
3.2 Spektrlarni boshqarish samaradorligini oshirish
Jang maydoni spektrini boshqarish juda muhim mavzu bo'lib, barcha mamlakatlar harbiylari bu masalani tadqiq qilishga katta ahamiyat beradi. Biroq, hozirgi vaqtda jang maydoni spektrini taqsimlash asosan qattiq chastotalarni taqsimlash shaklida amalga oshiriladi. Haqiqiy jangovar vaziyatdan bu reja to'liq muvaffaqiyatli emas. Bir tomondan, bu taqsimlash sxemasi nafaqat spektr resurslaridan kam foydalanishga olib keladi, balki tizim ichida yoki do'stona kuchlar o'rtasida osongina elektromagnit shovqinlarni keltirib chiqaradi; boshqa tomondan, bu ajratish sxemasi jang boshlanishidan oldin spektrni rejalashtirish uchun ko'p vaqt talab qiladi; Bundan tashqari, aloqa chastotasi aniqlangandan so'ng, jangovar holatda nima bo'lishidan qat'i nazar, uni o'zgartirish mumkin emas. chunki
Shuning uchun, jang maydonidagi vaziyat tez o'zgarib turadigan zamonaviy urushda, sobit spektrni ajratish sxemasi jangchilarni kechiktirish oson. CR o'zi joylashgan hududda jang maydonining elektromagnit muhitini sezishi va kerakli tarmoqli kengligi va spektrning mavjudligini avtomatik ravishda aniqlashi mumkin. Shuning uchun spektr resurslarini taqsimlash CR yordamida tez yakunlanishi mumkin va aloqa jarayonida aloqa chastotasi ham avtomatik ravishda sozlanishi mumkin. Bu nafaqat tarmoqqa ulanish tezligini oshiradi, balki butun aloqa tizimining elektromagnit mosligini yaxshilaydi.
3.3 Tizimning -aralashuvlarga qarshi EOD tiqilib qolish qobiliyatini yaxshilang
Muhokamalarga qarshi qobiliyat-zamonaviy urush sharoitida aloqa vositalarini oʻlchashning muhim koʻrsatkichi boʻlib, urushda gʻalaba qozonishning ham muhim kafolati hisoblanadi. An'anaviy kanal tiqilib qolishga qarshi{1}}texnologiyalari asosan tarqalish spektri, chastota sakrashi, vaqt sakrashi va ulardan olingan tegishli texnologiyalarni o'z ichiga oladi. CR nafaqat yuqoridagi shovqinlarga qarshi{2}}qobiliyatga ega, balki DBF texnologiyasi bilan birgalikda joylashishni aniqlash texnologiyasidan foydalanganligi sababli nur yoʻnalishini sozlash orqali shovqinni bostiradi. CR nafaqat shovqinlarga qarshi{3}}qobiliyatni yaxshilaydi, balki uzatish quvvatini kamaytiradi va -ushlab qolishga qarshi qobiliyatini ham yaxshilaydi. Kognitiv radioda shovqinlarni o‘rganish va tahlil qilish, faol ravishda{5}}to‘g‘ri tiqilib qolishga qarshi strategiyalarni tanlash (tegishli aloqa kanali, modulyatsiya usuli, uzatish quvvati, chastotani sakrash sxemasi va boshqalar)ni tanlashi mumkin bo‘lgan ilg‘or mashina o‘rganish imkoniyatlari mavjud. aralashuvdan qoching. Bunga qo'shimcha ravishda, CR ning ishchi chastota diapazoni juda keng bo'lganligi sababli, u shovqinning qiyinligini ham oshiradi.
3.4 RF signalini to'xtatuvchini ta'minlash Elektron qarshi choralar
Elektron qarshi choralarning an'anaviy usuli - bu jang maydonining elektromagnit muhitini birinchi navbatda jangovar radio orqali aniqlash, so'ngra aniqlangan vaziyatni jangovar aloqa tarmog'i orqali elektron qarshi choralar kuchlariga etkazish va elektron qarshi choralar vazifasini bajaradigan qo'shinlar. aralashuv. Bu usul nafaqat katta mehnat va moddiy resurslarni talab qiladi, balki elektromagnit muhitni o'rganish va elektron qarshi choralar uchun mas'ul bo'lgan qo'shinlar bilan yaqin hamkorlikni ham talab qiladi. Shu sababli, razvedkadan aralashuvni amalga oshirishgacha bo'lgan davr uzoq, bu jangchilarni kechiktirish oson. CR jang maydonining elektromagnit spektrining xususiyatlarini sezish orqali do'st yoki dushmanni tez va aniq aniqlashi mumkin. An'anaviy radioda mavjud bo'lmagan elektromagnit spektr razvedkasini o'tkazishda shovqinlarni tezda chiqarib yuborishi yoki oldini olishi mumkin.
3.5 Tizimning o'zaro bog'liqligini oshirish
Hozirgi vaqtda armiyamizning turli bo'linmalari turli xil rusumdagi ko'plab radiostansiyalar bilan jihozlangan. Ushbu radiostansiyalar turli xil ish chastotalariga ega, uzatish quvvati, modulyatsiya usullari va boshqalarga ega va o'zaro bog'liqlik va o'zaro muvofiqlikka erisha olmaydi, bu uch qurolli kuchlarning birgalikdagi operatsiyalarini cheklovchi muhim omilga aylandi. Uyali telefonni skrambler murabbosi keng chastota diapazonini qamrab olishi va signalning asosiy diapazonini qayta ishlash, IF modulyatsiyasi va RF signal to'lqin shaklini yaratish uchun dasturiy ta'minotdan foydalanishi mumkin. Turli dasturlarni mustaqil ravishda yuklash orqali CR ham qisqa toʻlqinli radiostansiyalar, ultra{0}}qisqa toʻlqinli radiostansiyalar va hatto sunʼiy yoʻldoshlar bilan ham bogʻlanishi mumkin. Buning sababi, CR tarmoq aloqa protokollari va xizmatlarini avtonom tarzda o'rganishi mumkin,
Tizimning o'zaro muvofiqligi va o'zaro bog'liqligini yaxshilash.
Yuqoridagi funktsiyalar va afzalliklarga qo'shimcha ravishda, CR, shuningdek, an'anaviy radioning almashtirib bo'lmaydigan afzalliklari bo'lgan fuqarolik radiosi shovqinlariga kamroq sezgir bo'lgan va tezroq tarmoqqa ulanish kabi afzalliklarga ega bo'lgan joylashishni aniqlash va atrof-muhitni idrok etish funktsiyalarini ham ta'minlaydi.
4 Harbiy kognitiv radio uchun imkoniyatlar va muammolar
CR kommunikatsiya rivojlanishining keyingi avlodining yo'nalishi hisoblanadi. CR texnologiyasi simsiz spektrdan foydalanish samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkinligi sababli, u sanoatda katta e'tiborni tortdi va so'nggi yillarda tez rivojlandi. Biroq, CR hali ham laboratoriyadan amaliy va harbiy foydalanishgacha ko'plab muammolarga duch kelmoqda:
(1) Hozirgi tadqiqotlarning aksariyati jismoniy qatlamda qolmoqda va CR tarmog'i, tarmoq topologiyasi, tarmoq protokollari va boshqalar bo'yicha bir nechta tadqiqotlar mavjud;
(2) Tez spektrni sezish va signalni identifikatsiya qilish texnologiyasi qo'shimcha tadqiqotlarni talab qiladi;
(3) Tez va samarali atrof-muhitni idrok etish va atrof-muhitni idrok etish ma'lumotlaridan samarali foydalanish;
(4) CR dinamik chastotani sozlashni amalga oshirganda{1}}qayta oʻrnatish va texnik xizmat koʻrsatish texnologiyasini bogʻlash;
(5) CR terminalining dizayni murakkab bo‘lib, keng{1}}diapazon, yuqori{2}}sezuvchanlik RF old-, raqamli signalni tez va samarali qayta ishlash algoritmlari hamda mustahkam va ishonchli qurilmalarni talab qiladi. harbiy standartlarga javob beradigan ishonchli apparat va dasturiy ta'minot dizayni;
(6) Mashinani o'rganish va CR tarmog'ini yanada aqlli va harbiy aloqaning xususiyatlari va talablariga muvofiqroq qilish uchun kompyuter tilidan qanday qilib yaxshiroq foydalanish;
(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) Miniatizatsiya va terminalning kam quvvat iste'moli dizayni.
