认知无线电技术前景如何?

01-15

首先感谢 @Norman Karma 君，答案一如既往的简洁、全面。我有个师兄弟在做FBMC，之前一直没多大搞懂其与CR的关系，看了之后大致明白了。

补充一下，楼上的答案提出了整个CR的发展历程和前景，所提及的CR方案大致都是OFDM-Based的。

有篇08年的文章：&：IEEE Xplore - Error Page

介绍了CR加载数据的几种调制方案。原则都是感知周围频谱然后利用环境频谱信息在频域基于某种调制方式合成发射信号。

楼上讲的实质是属于 MultiCarrier CR System (多载波CR系统)，这里面的主角当然是OFDM及其改进方案，主要问题就是带外衰减缓慢，解决办法就是繁杂的滤波器组。还有另一种 MC CR方案是 WAVELET PACKET-BASED CR SYSTEM (MC-WPM)，即将原来的FFT变换改成小波变换，可以提供更好的带外衰减。

此外，还有 SingleCarrier CR System (单载波CR系统)的方案，常用的有TDCS(Transform Domain Communication System，变换域通信系统)。与传统避干扰方法不同，其首先设定某一门限、对环境频谱采样并进行使用标记，将占用频段置0、可用频段置1，再基于此‘Spectrum Mask’合成基础波形，然后IFFT到时域做后续处理。也就是说，其在发端、而不是收端、就已经合成了不干扰 Primary User（即授权用户，以下简称PU。临时占用授权频段的CR用户不能干扰 LU）的基础信号。这是TDCS区别于OFDM-Based方案的最大特点，因为后者实在收端才进行去干扰工作。当然，TDCS在合成时域基础波形序列之后仍然可以结合OFDM工作，由于之前已经对此时被 LU占用的频段进行了标记，此时对TDCS时域基础波形序列进行OFDM相当于在那些频段加虚载波，也就无所谓带外泄露干扰；另一方面这样也利用了OFDM可以方便进行同步、均衡的特点，并可以简化CCSK的调制解调。

但是，TDCS也有个天生问题，就是要求发、收两端的‘Spectrum Mask’应当保持一致。当然实际情况常常并非如此，如何处理 "Spectral Mismatch"的问题，这也是目前的研究热点之一。

由于频谱感知和基于频谱信息的信号合成的需要，目前的CR系统通常结合软件无线电技术(Software Defined Radio, SDR)实现。常见的SDR硬件外设有 Ettus Research (现已被NI收购)推出的 USRP(Universal Software Radio Peripheral, 通用软件无线电外设)，其特点是：

1）可选子板多可以适配不同频段；

2）FPGA模板只完成简单的ADC/DAC和变采样工作，并将得到的基带数据通过千兆网线传给宿主PC，在高性能PC上通过相对简单的常用软件编程完成实时、复杂的信号处理工作；

3）可以搭配多种开发软件使用，如NI官方推出的LabVIEW，可以快速完成基带信号处理建模；如备受赞誉的开源软件 GNU Radio，拥有强大、可扩展的C++库和相对火热的社区，里面聚集着众多无线电黑客，一起合作出了许多好玩的开源项目；搭配 OpenBTS+Asterisk，还可以搭建出一套“伪基站”。

更多关于 NI-USRP的知识，个人从Youtube上扒下并翻译了一段官方视频：视频封面 [双语版] NI USRP 简介及简单通信系统实现 Mitsu_Right视频

该视频通过形象的动画和软硬件的演示，简要介绍了实际通信系统传输的原理以及如何通过USRP实现。

PS：首次回答专业问题，刚好跟项目有点相关。抛砖引玉，有不正确之处欢迎指出讨论：)