Seperti yang kita semua tahu, spektrum radio adalah sumber daya alam yang berharga. Meskipun spektrum elektromagnetik di bawah 3000GHz secara teoritis disebut spektrum radio, karena keterbatasan teknis, manusia saat ini hanya membagi penggunaan pita frekuensi dari 9kHz hingga 400GHz. Faktanya, pita frekuensi militer terkonsentrasi di bawah 40GHz, sedangkan pita frekuensi sipil sebagian besar terkonsentrasi di bawah 3GHz. Dengan pesatnya perkembangan teknologi komunikasi seluler, layanan komunikasi nirkabel baru muncul dalam aliran yang tidak ada habisnya, jumlah pengguna terus meningkat, dan sumber daya spektrum menjadi semakin langka. Untuk mengatasi masalah ini, berbagai teknik modulasi canggih, teknik pengkodean, teknik multi-antena, adaptasi tautan, dan teknologi baru lainnya telah ditemukan secara berurutan. Teknologi ini telah meningkatkan kapasitas saluran dari berbagai sudut dan mencapai hasil yang baik. Namun, karena batas Shannon, tidak mungkin untuk meningkatkan kapasitas saluran tanpa batas. Meskipun spektrum radio dapat digunakan kembali, untuk titik frekuensi atau pita frekuensi tertentu, spektrum tersebut terbatas pada domain waktu dan domain ruang tertentu, dan tidak dapat digunakan kembali. Sangat kontras dengan kekurangan sumber daya spektrum adalah tingkat pemanfaatan yang sangat rendah dari spektrum yang ada.
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).
Penerapan Radio Kognitif dalam Komunikasi Militer
3.1 Meningkatkan kapasitas sistem komunikasi
Kekurangan spektrum nirkabel tidak hanya menonjol di bidang sipil, tetapi juga di bidang militer. Apalagi dalam kondisi peperangan modern, berbagai perangkat elektronik dipasang secara intensif di area terbatas, yang akan membuat sumber daya spektrum menjadi sangat sempit. Selain itu, dengan peningkatan peralatan radio sipil dan peningkatan tajam jumlah pengguna, permintaan spektrum juga meningkat. Beberapa organisasi di beberapa negara telah menerapkan untuk mengalokasikan bagian dari spektrum militer untuk penggunaan sipil. Tren ini tidak diragukan lagi akan semakin memperburuk kekurangan sumber daya spektrum radio militer. CR dapat secara dinamis memanfaatkan sumber daya spektrum, yang secara teoritis dapat meningkatkan pemanfaatan spektrum hingga puluhan kali lipat. Oleh karena itu, bahkan jika CR diadopsi sebagian, kapasitas seluruh sistem komunikasi dapat sangat ditingkatkan.
3.2 Meningkatkan efisiensi manajemen spektrum
Manajemen spektrum medan perang adalah subjek yang sangat penting, dan militer semua negara sangat mementingkan penelitian masalah ini. Namun saat ini, alokasi spektrum medan perang pada dasarnya dilakukan dalam bentuk alokasi frekuensi tetap. Dari situasi pertempuran yang sebenarnya, rencana ini tidak sepenuhnya berhasil. Di satu sisi, skema alokasi ini tidak hanya menyebabkan rendahnya pemanfaatan sumber daya spektrum, tetapi juga dengan mudah menyebabkan interferensi elektromagnetik di dalam sistem atau di antara kekuatan-kekuatan yang bersahabat; di sisi lain, skema alokasi ini membutuhkan banyak waktu untuk perencanaan spektrum sebelum pertempuran dimulai; Selain itu, setelah frekuensi komunikasi ditentukan, itu tidak dapat diubah apa pun yang terjadi dalam kondisi pertempuran. karena
Oleh karena itu, dalam peperangan modern di mana situasi medan perang berubah dengan cepat, skema alokasi spektrum tetap mudah untuk menunda para pejuang. CR dapat merasakan lingkungan elektromagnetik medan perang di area di mana ia berada, dan secara otomatis mendeteksi ketersediaan bandwidth dan spektrum yang diperlukan. Oleh karena itu, alokasi sumber daya spektrum dapat diselesaikan dengan cepat dengan bantuan CR, dan frekuensi komunikasi juga dapat disesuaikan secara otomatis selama proses komunikasi. Ini tidak hanya meningkatkan kecepatan jaringan, tetapi juga meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik dari seluruh sistem komunikasi.
3.3 Meningkatkan kemampuan jammer EOD anti-interferensi sistem
Kemampuan anti-jamming merupakan indikator penting untuk mengukur peralatan komunikasi dalam kondisi peperangan modern, dan juga merupakan jaminan penting untuk memenangkan perang. Teknologi anti-jamming saluran-tradisional terutama mencakup spektrum sebaran, lompatan frekuensi, lompatan waktu, dan teknologi terkait yang diturunkan darinya. CR tidak hanya memiliki kemampuan anti-interferensi di atas, tetapi juga menekan interferensi dengan menyesuaikan arah pancaran karena penggunaan teknologi penginderaan posisi, yang dikombinasikan dengan teknologi DBF. CR tidak hanya meningkatkan kemampuan anti-interferensi, tetapi juga dapat mengurangi daya pancar dan meningkatkan kemampuan anti-intersepsi. Radio kognitif memiliki kemampuan pembelajaran mesin yang canggih, yang dapat mempelajari dan menganalisis interferensi, sehingga dapat memilih strategi anti-jamming yang sesuai (memilih saluran komunikasi yang sesuai, metode modulasi, daya pancar, pola frekuensi hopping, dll.) untuk aktif menghindari gangguan. Selain itu, karena pita frekuensi kerja CR sangat lebar, juga meningkatkan kesulitan interferensi.
3.4 Memberikan Penanggulangan Elektronik jammer sinyal RF
Metode tradisional penanggulangan elektronik adalah pertama-tama mendeteksi lingkungan elektromagnetik medan perang melalui deteksi radio medan perang, dan kemudian mengkomunikasikan situasi yang terdeteksi ke pasukan penanggulangan elektronik melalui jaringan komunikasi pertempuran, dan pasukan yang bertanggung jawab atas tugas penanggulangan elektronik akan melaksanakannya. gangguan. Metode ini tidak hanya membutuhkan banyak tenaga dan sumber daya material, tetapi juga membutuhkan kerja sama yang erat dengan pasukan yang bertanggung jawab untuk pengintaian lingkungan elektromagnetik dan penanggulangan elektronik. Oleh karena itu, periode dari pengintaian hingga implementasi interferensi panjang, yang mudah untuk menunda pejuang. CR dapat dengan cepat dan akurat mengidentifikasi teman atau musuh dengan merasakan karakteristik spektrum elektromagnetik medan perang. Ini dapat dengan cepat melepaskan atau menghindari gangguan saat melakukan pengintaian spektrum elektromagnetik, yang tidak tersedia di radio tradisional.
3.5 Meningkatkan interkonektivitas sistem
Saat ini, berbagai cabang tentara kita dilengkapi dengan sejumlah besar stasiun radio dengan model berbeda. Stasiun-stasiun radio ini memiliki frekuensi kerja, daya pancar, metode modulasi, dll yang berbeda, dan tidak dapat mencapai interkoneksi dan interoperabilitas, yang telah menjadi faktor penting yang membatasi operasi gabungan dari tiga angkatan bersenjata. pengacak jammer ponsel dapat mencakup pita frekuensi yang lebar, dan menggunakan perangkat lunak untuk mewujudkan pemrosesan pita dasar dari sinyal, modulasi JIKA dan pembangkitan bentuk gelombang sinyal RF. Dengan memuat perangkat lunak yang berbeda secara independen, CR dapat berkomunikasi dengan stasiun radio gelombang pendek, stasiun radio gelombang pendek ultra-, dan bahkan satelit. Justru karena CR dapat secara mandiri mempelajari protokol dan layanan komunikasi jaringan,
Meningkatkan interoperabilitas dan interkonektivitas sistem.
Selain fungsi dan keunggulan di atas, CR juga menyediakan fungsi pemosisian dan persepsi lingkungan, yang memiliki keunggulan kurang rentan terhadap gangguan radio sipil dan jaringan yang lebih cepat, yang merupakan keunggulan tak tergantikan dari radio tradisional.
4 Peluang dan tantangan untuk radio kognitif militer
CR dianggap sebagai arah pengembangan komunikasi generasi berikutnya. Sejak teknologi CR secara signifikan dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan spektrum nirkabel, telah menarik perhatian besar di industri dan telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Namun, CR masih menghadapi banyak tantangan dari laboratorium hingga penggunaan praktis dan militer:
(1) Sebagian besar penelitian saat ini tetap pada lapisan fisik, dan hanya ada sedikit penelitian tentang jaringan CR, topologi jaringan, protokol jaringan, dll.;
(2) Teknologi penginderaan spektrum cepat dan identifikasi sinyal memerlukan penelitian lebih lanjut;
(3) Persepsi lingkungan yang cepat dan efektif serta cara memanfaatkan informasi persepsi lingkungan secara efektif;
(4) Menghubungkan kembali-teknologi pembentukan dan pemeliharaan saat CR melakukan penyesuaian frekuensi dinamis;
(5) Desain terminal CR rumit, memerlukan pita-lebar, tinggi-sensitivitas RF depan-end, algoritme pemrosesan sinyal digital yang cepat dan efisien, dan desain perangkat keras dan perangkat lunak yang andal yang memenuhi standar militer;
(6) Pembelajaran mesin dan bagaimana memanfaatkan bahasa komputer dengan lebih baik untuk membuat jaringan CR lebih cerdas dan lebih sesuai dengan karakteristik dan persyaratan komunikasi militer;
(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) Miniaturisasi dan desain konsumsi daya rendah dari terminal.
