Kā mēs visi zinām, radiofrekvenču spektrs ir vērtīgs dabas resurss. Lai gan elektromagnētisko spektru zem 3000GHz teorētiski sauc par radiofrekvenču spektru, tehnisku ierobežojumu dēļ cilvēki pašlaik sadala tikai lietošanas frekvenču joslu no 9kHz līdz 400GHz. Faktiski militārās frekvenču joslas ir koncentrētas zem 40 GHz, bet civilās frekvenču joslas galvenokārt koncentrējas zem 3 GHz. Strauji attīstoties mobilo sakaru tehnoloģijām, nebeidzamā plūsmā parādās jauni bezvadu sakaru pakalpojumi, lietotāju skaits turpina pieaugt un spektra resursi kļūst arvien trūcīgāki. Lai atrisinātu šo problēmu, secīgi ir izgudrotas dažādas progresīvas modulācijas metodes, kodēšanas metodes, daudztenu metodes, saišu pielāgošana un citas jaunas tehnoloģijas. Šīs tehnoloģijas ir uzlabojušas kanāla jaudu no dažādiem aspektiem un sasniegušas labus rezultātus. Tomēr Šenonas ierobežojuma dēļ kanāla jaudu nav iespējams palielināt bezgalīgi. Lai gan radiofrekvenču spektru var izmantot atkārtoti, noteiktam frekvenču punktam vai frekvenču joslai tas ir ierobežots noteiktā laika domēnā un kosmosa apgabalā, un to nevar izmantot atkārtoti. Krasā pretstatā spektra resursu trūkumam ir ārkārtīgi zemais esošā spektra izmantošanas līmenis.
1. attēlā parādīta 0-6GHz spektra izmantošana, ko pārbaudījusi Kalifornijas Universitāte Bērklijā. Faktiskie mērījumu rezultāti liecina, ka globālajā licencētajā frekvenču joslā, pat 300MHz līdz 3GHz frekvenču joslā ar labām signāla izplatīšanās īpašībām un ļoti ciešu pieprasījumu, spektra izmantošanas līmenis ir mazāks par 6 %; 3–4 GHz frekvenču joslā spektra izmantošanas koeficientu samazina līdz 0,5%; Virs 4 GHz frekvenču izmantošana ir zemāka. Tāpēc tas, kā efektīvi koplietot spektra resursus un pilnībā uzlabot spektra izmantošanu, ir kļuvis par steidzamu problēmu, kas jāatrisina. Šajā kontekstā kognitīvā radio (CR, Cognitive Radio) tehnoloģija piedāvā jaunu risinājumu — bezvadu spektra izmantošanas efektivitātes uzlabošanu, izmantojot dinamisko spektra koplietošanu (DSS, dinamiskā spektra koplietošana).
Kognitīvā radio pielietošana militārajā komunikācijā
3.1 Sakaru sistēmas jaudas palielināšana.
Bezvadu spektra trūkums ir ievērojams ne tikai civilajā jomā, bet arī militārajā jomā. Īpaši mūsdienu kara apstākļos ierobežotā teritorijā intensīvi tiek izveidotas dažādas elektroniskās ierīces, kas padarīs spektra resursus ārkārtīgi ierobežotus. Turklāt, modernizējot civilās radioiekārtas un strauji palielinoties lietotāju skaitam, pieaug arī pieprasījums pēc spektra. Dažas organizācijas dažās valstīs ir pieteikušās piešķirt daļu militārā spektra civiliem mērķiem. Šī tendence neapšaubāmi vēl vairāk saasinās militārā radiofrekvenču spektra resursu trūkumu. CR var dinamiski izmantot spektra resursus, kas teorētiski var uzlabot spektra izmantošanu desmitiem reižu. Tāpēc, pat ja CR tiek pieņemts daļēji, visas sakaru sistēmas jaudu var ievērojami uzlabot.
3.2 Uzlabot spektra pārvaldības efektivitāti.
Kaujas lauka spektra pārvaldība ir ļoti svarīgs temats, un visu valstu militārie spēki piešķir lielu nozīmi šī jautājuma izpētei. Tomēr pašlaik kaujas lauka spektra piešķiršana būtībā tiek veikta fiksētas frekvences sadalījuma veidā. No faktiskās kaujas situācijas šis plāns nav pilnīgi veiksmīgs. No vienas puses, šī piešķiršanas shēma ne tikai noved pie zema spektra resursu izmantošanas, bet arī viegli izraisa elektromagnētiskos traucējumus sistēmā vai starp draudzīgiem spēkiem; no otras puses, šī piešķiršanas shēma prasa daudz laika spektra plānošanai pirms kaujas sākuma ; Turklāt, kad ir noteikta sakaru frekvence, to nevar mainīt neatkarīgi no tā, kas notiek kaujas stāvoklī. jo
Tāpēc mūsdienu karadarbībā, kur kaujas lauka situācija strauji mainās, fiksēto spektra piešķiršanas shēmu ir viegli aizkavēt cīnītājus. CR var sajust kaujas lauka elektromagnētisko vidi apgabalā, kur tas atrodas, un automātiski noteikt nepieciešamā joslas platuma un spektra pieejamību. Tāpēc spektra resursu piešķiršanu var ātri pabeigt ar CR palīdzību, un sakaru frekvenci var automātiski pielāgot arī komunikācijas procesa laikā. Tas ne tikai uzlabo tīkla ātrumu, bet arī uzlabo visas sakaru sistēmas elektromagnētisko savietojamību.
3.3 Uzlabot sistēmas EOD džempera spēju novērst traucējumus
Pret iesprūšanas spējas ir svarīgs rādītājs sakaru iekārtu mērīšanai mūsdienu kara apstākļos, un tā ir arī svarīga garantija uzvarai karā. Tradicionālās kanālu pret traucēšanas tehnoloģijas galvenokārt ietver izkliedes spektru, frekvenču lēcienu, laika lēcienu un ar to saistītās tehnoloģijas, kas no tā iegūtas. CR ir ne tikai iepriekš minētā pretiejaukšanas spēja, bet arī nomāc traucējumus, pielāgojot staru kūļa virzienu, jo tā izmanto pozīcijas uztveršanas tehnoloģiju apvienojumā ar DBF tehnoloģiju. CR ne tikai uzlabo pretiejaukšanās spēju, bet arī var samazināt pārraides jaudu un uzlabot prettveršanas spēju. Kognitīvajam radio ir uzlabotas mašīnmācīšanās iespējas, kas var iemācīties un analizēt traucējumus, lai tā varētu izvēlēties atbilstošas pret iesprūšanas stratēģijas (izvēlēties atbilstošu komunikācijas kanālu, modulācijas metodi, pārraides jaudu, frekvenču lēciena modeli utt.), Lai aktīvi izvairītos no traucējumiem . Turklāt, tā kā CR darba frekvenču josla ir ļoti plaša, tas arī palielina traucējumu grūtības.
3.4 Nodrošināt RF signāla uztvērēju Elektroniskie pretpasākumi
Tradicionālā elektronisko pretpasākumu metode ir vispirms atklāt kaujas lauka elektromagnētisko vidi, izmantojot kaujas lauka radio detektāciju, un pēc tam paziņot atklāto situāciju elektronisko pretpasākumu spēkiem, izmantojot kaujas sakaru tīklu, un karaspēks, kas atbild par elektronisko pretpasākumu uzdevumu, veiks traucējumus. Šī metode ne tikai prasa daudz darbaspēka un materiālo resursu, bet arī prasa ciešu sadarbību ar karaspēku, kas atbild par elektromagnētiskās vides izlūkošanu un elektroniskajiem pretpasākumiem. Tāpēc periods no izlūkošanas līdz iejaukšanās īstenošanai ir ilgs, ko ir viegli aizkavēt cīnītājiem. CR var ātri un precīzi identificēt draugu vai ienaidnieku, uztverot kaujas lauka elektromagnētiskā spektra īpašības. Tas var ātri atbrīvot vai izvairīties no traucējumiem, veicot elektromagnētiskā spektra izlūkošanu, kas nav pieejama tradicionālajā radio.
3.5 Uzlabot sistēmas savienojamību.
Pašlaik dažādas mūsu armijas filiāles ir aprīkotas ar lielu skaitu dažādu modeļu radiostaciju. Šīm radiostacijām ir dažādas darba frekvences, raidīšanas jauda, modulācijas metodes utt., un tās nevar panākt savstarpēju savienojumu un savstarpēju izmantojamību, kas ir kļuvis par svarīgu faktoru, kas ierobežo trīs bruņoto spēku kopīgās operācijas. mobilā tālruņa kodētāja džemperis var aptvert plašu frekvenču joslu un izmantot programmatūru, lai realizētu signāla pamatjoslas apstrādi, IF modulāciju un RF signāla viļņu formas ģenerēšanu. Patstāvīgi ielādējot dažādas programmatūras, CR var sazināties gan ar īsviļņu radiostacijām, gan īpaši īsviļņu radiostacijām un pat satelītiem. Tas ir tieši tāpēc, ka CR var autonomi apgūt tīkla sakaru protokolus un pakalpojumus,
Uzlabot sistēmas sadarbspēju un savienojamību.
Papildus iepriekš minētajām funkcijām un priekšrocībām CR nodrošina arī pozicionēšanas un vides uztveres funkcijas, kuru priekšrocība ir tā, ka tā ir mazāk jutīga pret civiltiesiskiem radio traucējumiem un ātrāku tīklošanu, kas ir neaizstājamas tradicionālā radio priekšrocības.
4 Militārās izziņas radio iespējas un izaicinājumi
CR tiek uzskatīts par nākamās paaudzes komunikācijas attīstības virzienu. Tā kā CR tehnoloģija var ievērojami uzlabot bezvadu spektra izmantošanas efektivitāti, tā ir piesaistījusi lielu uzmanību nozarē un pēdējos gados ir strauji attīstījusies. Tomēr CR joprojām saskaras ar daudzām problēmām, sākot no laboratorijas līdz praktiskai un militārai izmantošanai:
(1) Lielākā daļa pašreizējo pētījumu paliek fiziskajā līmenī, un ir maz pētījumu par CR tīklu, tīkla topoloģiju, tīkla protokoliem utt.;
(2) Ātra spektra uztveršanas un signālu identifikācijas tehnoloģijai ir vajadzīgi turpmāki pētījumi;
(3) Ātra un efektīva vides uztvere un tas, kā efektīvi izmantot vides uztveres informāciju;
(4) sasaistīt atjaunošanas un tehniskās apkopes tehnoloģiju, kad CR veic dinamisko frekvenču regulēšanu;
(5) CR termināļa konstrukcija ir sarežģīta, un tai ir vajadzīgi plaša frekvenču joslas, augstas jutības RF priekšgala, ātri un efektīvi ciparu signālu apstrādes algoritmi un izturīgs un uzticams aparatūras un programmatūras dizains, kas atbilst militārajiem standartiem;
(6) mašīnmācīšanās un kā labāk izmantot datorvalodu, lai CR tīklu padarītu viedāku un atbilstošāku militārās komunikācijas īpašībām un prasībām;
(7) CR un aktīvo iekārtu savietojamība. CR termināļu izmaksas ir augstas, un pat militārām vajadzībām īsā laika periodā nav iespējams aprīkot karaspēku plašā mērogā. Tas prasa, lai CR varētu aptvert lielāko daļu mūsu militāro militāro aktīvo sakaru iekārtu frekvenču joslu, modulācijas metožu un frekvenču lēciena metožu;
(8) Termināļa miniaturizācija un zema enerģijas patēriņa konstrukcija.
