Altera專家：認(rèn)知無(wú)線電，認(rèn)知一切

　　第二個(gè)實(shí)例不是基于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，或者相關(guān)的實(shí)際無(wú)線電，而是基于美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)公共安全和國(guó)土安全局所建議的構(gòu)想。然而，美國(guó)緊急狀態(tài)響應(yīng)人員面臨的一個(gè)關(guān)鍵而又長(zhǎng)期存在的問(wèn)題是不同的單位無(wú)法在緊急情況下與其他單位的設(shè)備通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行通信，例如警察、消防和醫(yī)療團(tuán)隊(duì)等。

　　有時(shí)候問(wèn)題在于頻譜的可用性。例如，最近的公開(kāi)報(bào)道顯示，加州奧克蘭新裝備的警察無(wú)線電系統(tǒng)850 MHz頻段接近當(dāng)?shù)氐?G蜂窩服務(wù)，經(jīng)常出現(xiàn)通信錯(cuò)誤。

　　其他問(wèn)題來(lái)自本身的認(rèn)知，例如，常規(guī)廣播與緊急情況時(shí)官方間緊急通信帶寬出現(xiàn)沖突。其他的問(wèn)題涉及到不同服務(wù)間的兼容性。警察、消防、醫(yī)療和城市無(wú)線電系統(tǒng)在緊急情況下都不具有互操作性。局首席工程師Bill Lane和電子工程師Yoon Chang在其技術(shù)主題文章“公共安全的認(rèn)知無(wú)線電”中寫(xiě)道，隨著目前窄帶語(yǔ)音無(wú)線電成為類似于高性能智能電話的媒體終端，這些問(wèn)題只會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。Lane建議采用CR作為解決方案。CR能夠在緊急點(diǎn)附近實(shí)時(shí)找到可用頻譜，避免了干擾源。它可以優(yōu)先使用可用頻譜，以保證最關(guān)鍵的消息延時(shí)最低。通過(guò)找到周圍無(wú)線電設(shè)備的頻率、調(diào)制和編碼方式，CR可以橋接區(qū)域中不兼容的系統(tǒng)。

　　可以完成所有這些服務(wù)的無(wú)線電設(shè)備會(huì)要求在本地實(shí)現(xiàn)所有這三種認(rèn)知模塊：感知、分類和自適應(yīng)，如 圖4 所示。對(duì)于感知功能，無(wú)線電設(shè)備需要一條專用監(jiān)視鏈。好消息是這條鏈不需要帶寬很大的超高動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)。對(duì)于需要掃描目標(biāo)帶寬中接收器通道的應(yīng)用，要為每一通道構(gòu)建一組數(shù)據(jù)。

　　圖4.緊急狀態(tài)響應(yīng)人員的認(rèn)知無(wú)線電。

　　分類硬件要比簡(jiǎn)單的OSA無(wú)線電復(fù)雜得多。FFT級(jí)和乘法器會(huì)為每一頻段建立PSD功能，然后，信號(hào)處理鏈會(huì)應(yīng)用周期分析，以提取出某一調(diào)制方式的特征。這樣，分類器會(huì)為自適應(yīng)模塊提供每一頻段大量的信息：干擾在哪里，能夠識(shí)別出來(lái)的信號(hào)在哪里，以及足夠的統(tǒng)計(jì)信息來(lái)找到附近其他的無(wú)線電信號(hào)。

　　處理這些數(shù)據(jù)，將其與滿足應(yīng)用需求、用戶優(yōu)先級(jí)以及滿足互操作性要求的前后信息相結(jié)合，在多核CPU簇中，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)模塊，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真來(lái)找到開(kāi)放頻率特定的無(wú)線電類型和時(shí)域模式。使用更多的規(guī)則，軟件會(huì)選擇一種策略，對(duì)無(wú)線電設(shè)備的模擬前端和基站部分進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)這一策略。

　　更廣闊的遠(yuǎn)景

　　這些例子闡述了在數(shù)據(jù)通信中使用認(rèn)知技術(shù)。而這些概念不僅適用于無(wú)線電。實(shí)際上，系統(tǒng)處于快速變化的環(huán)境中時(shí)，不僅僅是參數(shù)要變化，最好是將系統(tǒng)響應(yīng)設(shè)計(jì)為認(rèn)知系統(tǒng)。

　　感知、分類和自適應(yīng)作為鏈接功能的三個(gè)組成，已經(jīng)在情報(bào)智能和電子戰(zhàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。在很多其他領(lǐng)域，能夠有效的應(yīng)用這些概念，一般成本會(huì)很低，包括，網(wǎng)絡(luò)管理、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全、高級(jí)汽車輔助駕駛以及工業(yè)控制等。

　　現(xiàn)在的因素包括快速增加的密度，以及越來(lái)越低的功耗預(yù)算和計(jì)算成本等。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，大部分電子系統(tǒng)會(huì)是認(rèn)知系統(tǒng)，功能固定的系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越少，特殊的新設(shè)計(jì)也會(huì)越來(lái)越少。這一發(fā)展趨勢(shì)會(huì)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。