संज्ञानात्मक रेडियो

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संज्ञानात्मक रेडियो (सीआर) ऐसा रेडियो है जिसे उपयोगकर्ता के हस्तक्षेप और भीड़ से बचने के लिए इसके आसपास के क्षेत्र में सर्वोत्तम उपयोग बिना तार का प्रयोग किए जाने वाली प्रणाली का उपयोग करने के लिए गतिशील रूप से प्रोग्राम और कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। इस प्रकार ऐसा रेडियो स्वचालित रूप से रेडियो स्पेक्ट्रम में उपलब्ध चैनलों का पता लगाता है, फिर स्थान पर दिए गए स्पेक्ट्रम बैंड में अधिक समवर्ती वायरलेस संचार की अनुमति देने के लिए इसके प्रसारण (दूरसंचार) या दूरसंचार मापदंडों को परिवर्तित कर देता है। यह प्रक्रिया गतिशील स्पेक्ट्रम प्रबंधन का रूप है।

विवरण

ऑपरेटर के आदेशों के उत्तर में संज्ञानात्मक इंजन रेडियो प्रणाली के लिए उक्त पैरामीटरों को कॉन्फ़िगर करने में सक्षम रहता है। इन मापदंडों में तरंग , प्रोटोकॉल, ऑपरेटिंग आवृत्ति और नेटवर्किंग सम्मिलित हैं। यह संचार वातावरण में स्वायत्त इकाई के रूप में कार्य करता है, इसके द्वारा उपयोग किए जाने वाले नेटवर्क और अन्य संज्ञानात्मक रेडियो (सीआर) के साथ पर्यावरण के बारे में जानकारी का आदान-प्रदान करता है। सीआर रेडियो के आउटपुट को पढ़ने के अतिरिक्त अपने स्वयं के प्रदर्शन की निरंतर जाँच करता है, इस प्रकार इसके बाद यह इस जानकारी का उपयोग आकाशवाणी आवृति वातावरण, चैनल की स्थिति, लिंक प्रदर्शन आदि को निर्धारित करने के लिए करता है, और उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं, परिचालन सीमाओं और नियामक बाधाओं के उपयुक्त संयोजन के अधीन सेवा की आवश्यक गुणवत्ता प्रदान करने के लिए रेडियो की सेटिंग्स को समायोजित करता है।

कुछ स्मार्ट रेडियो प्रस्ताव वायरलेस जाल नेटवर्क को संयोजित करते हैं - सहकारी विविधता का उपयोग करके दो दिए गए नोड्स के बीच पथ संदेशों को गतिशील रूप से परिवर्तित करने में उपयोग किया जाता हैं, इस प्रकार संज्ञानात्मक रेडियो को पथ पर निरंतर दो नोड्स के बीच संदेशों द्वारा उपयोग की जाने वाली आवृत्ति बैंड को गतिशील रूप से परिवर्तित कर देता हैं और सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो को दोनों के निरंतर नोड्स के बीच संदेश द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रोटोकॉल को गतिशील रूप से परिवर्तित कर देता हैं।

इतिहास

अनुभूति रेडियो की अवधारणा पहली बार 1998 में स्टॉकहोम में केटीएच रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में संगोष्ठी में जोसेफ मितोला III द्वारा प्रस्तावित की गई थी और 1999 में मितोला और गेराल्ड क्यू. मगुइरे, जूनियर द्वारा लेख में प्रकाशित की गई थी। यह वायरलेस में उपन्यास दृष्टिकोण था। इस प्रकार संचार, जिसे मितोला ने इसके पश्चात इसका वर्णित किया था:

वह बिंदु जिसमें वायरलेस पर्सनल डिज़िटल एसिस्टेंट (पीडीए) और संबंधित नेटवर्क रेडियो संसाधनों और संबंधित कंप्यूटर-से-कंप्यूटर संचार के बारे में पर्याप्त रूप से कम्प्यूटेशनल रूप से बुद्धिमान हैं, उपयोग संदर्भ के कार्य के रूप में उपयोगकर्ता संचार आवश्यकताओं का पता लगाने और रेडियो संसाधन प्रदान करने के लिए और वायरलेस सेवाएं उन जरूरतों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।[1]

संज्ञानात्मक रेडियो को लक्ष्य के रूप में माना जाता है जिसके लिए सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो प्लेटफॉर्म विकसित होना चाहिए: इसे पूर्ण रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य वायरलेस ट्रांसीवर जो स्वचालित रूप से नेटवर्क और उपयोगकर्ता मांगों के लिए अपने संचार पैरामीटर को अनुकूलित करता है।

पारंपरिक नियामक संरचनाएं एनालॉग मॉडल के लिए बनाई गई हैं और संज्ञानात्मक रेडियो के लिए अनुकूलित नहीं हैं। इस प्रकार दुनिया में नियामक निकायों (संयुक्त राज्य अमेरिका में संघीय संचार आयोग और यूनाइटेड किंगडम में आफकाम सहित) इसके साथ-साथ विभिन्न स्वतंत्र माप अभियानों ने पाया कि अधिकांश रेडियो आवृत्ति स्पेक्ट्रम का अक्षम रूप से उपयोग किया गया था।

इसके संदर्भ में वी. वेलेंटा एट अल ने यूरोप में स्पेक्ट्रम उपयोग पर सर्वेक्षण: मापन, विश्लेषण और अवलोकन किया था। वी वेलेंटा एट अल ने यूरोप में स्पेक्ट्रम उपयोग पर सर्वेक्षण: मापन, विश्लेषण और अवलोकन, फिफ्थ इंटरनेशनल की कार्यवाही कॉग्निटिव रेडियो ओरिएंटेड वायरलेस नेटवर्क एंड कम्युनिकेशंस (सीआरOWNCOM), 2010 पर सम्मेलन सेल्युलर नेटवर्क बैंड दुनिया के अधिकांश भागों में ओवरलोडेड हैं, अपितु अन्य आवृत्ति बैंड (जैसे सैन्य, रेडियो और पेजिंग (दूरसंचार) आवृत्ति) अपर्याप्त हैं और इसका उपयोग किया गया था। इस प्रकार कुछ देशों में किए गए स्वतंत्र अध्ययन ने उस अवलोकन की पुष्टि की और निष्कर्ष निकाला कि स्पेक्ट्रम का उपयोग समय और स्थान पर निर्भर करता है। इसके अलावा, निश्चित स्पेक्ट्रम आवंटन दुर्लभ रूप से उपयोग की जाने वाली आवृत्तियों (जो विशिष्ट सेवाओं के लिए निर्दिष्ट हैं) को उपयोग करने से रोकता है, भले ही कोई लाइसेंस रहित उपयोगकर्ता असाइन की गई सेवा में ध्यान देने योग्य हस्तक्षेप न करे। दुनिया में नियामक निकाय इस बात पर विचार कर रहे हैं कि लाइसेंस रहित बैंड में लाइसेंस रहित उपयोगकर्ताओं को अनुमति दी जाए या नहीं, अगर वे लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ताओं के लिए कोई हस्तक्षेप नहीं करेंगे। इन पहलों ने गतिशील स्पेक्ट्रम प्रबंधन पर संज्ञानात्मक-रेडियो अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित किया है।

पहला संज्ञानात्मक रेडियो वायरलेस क्षेत्रीय क्षेत्र नेटवर्क मानक, आईईईई 802.22, आईईईई 802 लैन/मैन मानक समिति (LMSC) द्वारा विकसित किया गया था। [2] इसे 2011 में प्रकाशित किया गया था। यह मानक वर्णक्रमीय जागरूकता के लिए जियोलोकेशन और स्पेक्ट्रम सेंसिंग का उपयोग करता है। इस प्रकार भौगोलिक स्थान संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क द्वारा उपयोग के लिए उपलब्ध चैनलों की पहचान करने के लिए क्षेत्र में टीवी व्हाइट स्पेस डेटाबेस के साथ जोड़ता है। स्पेक्ट्रम संवेदन स्पेक्ट्रम को देखता है और कब्जे वाले चैनलों की पहचान करता है। आईईईई 802.22 को किसी स्थान में अप्रयुक्त आवृत्तियों या समय के टुकड़ों का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। यह सफेद स्थान भूस्थित क्षेत्रों में अप्रयुक्त टेलीविजन चैनल है। चूंकि, संज्ञानात्मक रेडियो हर समय ही अप्रयुक्त स्थान पर अधिकार नहीं कर सकता है। जैसे-जैसे स्पेक्ट्रम की उपलब्धता परिवर्तित रहती है, नेटवर्क लाइसेंस प्राप्त प्रसारणों के साथ हस्तक्षेप को रोकने के लिए अनुकूल हो जाता है।[3]







शब्दावली

ट्रांसमिशन और रिसेप्शन पैरामीटर के आधार पर, दो मुख्य प्रकार के संज्ञानात्मक रेडियो हैं:

  • पूर्ण संज्ञानात्मक रेडियो (मितोला रेडियो), जिसमें वायरलेस नोड (या नेटवर्क) द्वारा देखे जाने वाले हर संभव पैरामीटर पर विचार किया जाता है।[4]
  • स्पेक्ट्रम-संवेदन संज्ञानात्मक रेडियो, जिसमें केवल रेडियो-आवृत्ति स्पेक्ट्रम पर विचार किया जाता है।

अन्य प्रकार संज्ञानात्मक रेडियो के लिए उपलब्ध स्पेक्ट्रम के कुछ भागों पर निर्भर हैं:

  • लाइसेंस प्राप्त-बैंड संज्ञानात्मक रेडियो, लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ताओं को निर्दिष्ट बैंड का उपयोग करने में सक्षम (बिना लाइसेंस वाले बैंड को छोड़कर, जैसे यू-एनआईआई बैंड या आईएसएम बैंड) इत्यादि। आईईईई 802.22 वर्किंग ग्रुप वायरलेस रीजनल एरिया नेटवर्क (WRAN) के लिए मानक विकसित कर रहा है, जो अप्रयुक्त टेलीविजन चैनलों पर काम करेगा, जिसे टीवी सफेद रिक्त स्थान (रेडियो) के रूप में भी जाना जाता है।[5][6]
  • बिना लाइसेंस-बैंड कॉग्निटिव रेडियो, जो केवल रेडियो आवृत्ति (RF) स्पेक्ट्रम के बिना लाइसेंस वाले भागों का उपयोग कर सकता है। ऐसी ही प्रणाली आईईईई 802.15 कार्य समूह 2 विनिर्देशों में वर्णित है,[7] जो आईईईई 802.11 और ब्लूटूथ के सह-अस्तित्व पर केंद्रित है।
  • स्पेक्ट्रम गतिशीलता: वह प्रक्रिया जिसके द्वारा संज्ञानात्मक-रेडियो उपयोगकर्ता अपने संचालन की आवृत्ति को परिवर्तित करता है। संज्ञानात्मक-रेडियो नेटवर्क का उद्देश्य रेडियो टर्मिनलों को सर्वोत्तम उपलब्ध आवृत्ति बैंड में संचालित करने की अनुमति देकर गतिशील तरीके से स्पेक्ट्रम का उपयोग करना है, जिससे उत्तम स्पेक्ट्रम के संक्रमण के समय निर्बाध संचार आवश्यकताओं को बनाए रखा जा सके।
  • स्पेक्ट्रम साझा करना[8]: स्पेक्ट्रम साझा करने वाले संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ताओं को लाइसेंस-बैंड उपयोगकर्ताओं के स्पेक्ट्रम बैंड साझा करने की अनुमति देते हैं। चूंकि, संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ताओं को अपनी संचारित शक्ति को सीमित करना पड़ता है, जिससे कि लाइसेंस-बैंड उपयोगकर्ताओं के कारण होने वाले हस्तक्षेप को निश्चित सीमा से नीचे रखा जा सके।
  • संवेदन-आधारित स्पेक्ट्रम साझाकरण:[9] संवेदी-आधारित स्पेक्ट्रम साझा करने वाले संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क में, संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता पहले लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ताओं की स्थिति का पता लगाने के लिए लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ताओं को आवंटित स्पेक्ट्रम को सुनते हैं। इस प्रकार इसका पता लगाने के परिणामों के अनुसार संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता अपनी प्रसारण रणनीति तय करते हैं। यदि लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ता बैंड का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता उन बैंडों पर प्रसारित होंगे। यदि लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ता बैंड का उपयोग कर रहे हैं, तो संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता स्पेक्ट्रम बैंड को लाइसेंस प्राप्त उपयोगकर्ताओं के साथ उनकी संचार शक्ति को सीमित करके साझा करते हैं।
  • डेटाबेस-सक्षम स्पेक्ट्रम शेयरिंग,[10][11],:[12] स्पेक्ट्रम साझा करने की इस पद्धति में, संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ताओं को साझा स्पेक्ट्रम तक पहुंच की अनुमति देने, या अस्वीकार करने से पहले टीवी व्हाइट स्पेस डाटाबेस तक पहुंचने की आवश्यकता होती है। व्हाइट स्पेस डेटाबेस में भौगोलिक क्षेत्र में स्पेक्ट्रम उपयोग की भविष्यवाणी करने के लिए एल्गोरिदम, गणितीय मॉडल और स्थानीय नियम होते हैं और साझा स्पेक्ट्रम तक पहुंचने वाले संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता द्वारा वर्तमान सेवाओं के लिए हस्तक्षेप के खतरे का अनुमान लगाया जाता है। यदि टीवी व्हाइट स्पेस डाटाबेस का निर्णय है कि पदाधिकारियों के लिए विनाशकारी हस्तक्षेप होगा, संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता को साझा स्पेक्ट्रम तक पहुंच से वंचित कर दिया गया है।

प्रौद्योगिकी

चूंकि संज्ञानात्मक रेडियो को शुरू में सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो विस्तार (पूर्ण संज्ञानात्मक रेडियो) के रूप में सोचा गया था, अधिकांश शोध कार्य स्पेक्ट्रम-संवेदी संज्ञानात्मक रेडियो (विशेष रूप से टीवी बैंड में) पर केंद्रित है। स्पेक्ट्रम-सेंसिंग कॉग्निटिव रेडियो में मुख्य समस्या नोड्स के बीच स्पेक्ट्रम-सेंसिंग डेटा के आदान-प्रदान के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले स्पेक्ट्रम-सेंसिंग उपकरण और एल्गोरिदम को डिजाइन करना है। यह दिखाया गया है कि साधारण ऊर्जा सूचक सिग्नल उपस्थिति की सटीक पहचान की गारंटी नहीं दे सकता है,[13] अधिक परिष्कृत स्पेक्ट्रम संवेदन तकनीकों की मांग और नोड्स के बीच नियमित रूप से आदान-प्रदान करने के लिए स्पेक्ट्रम संवेदन के बारे में जानकारी की आवश्यकता होती है। सहयोगी सेंसिंग नोड्स की संख्या बढ़ने से गलत पहचान बनाने की संभावना कम हो जाती है।[14]

ओएफडीएमए का उपयोग करके मुक्त आरएफ बैंड अनुकूली रूप से भरना संभावित दृष्टिकोण है। कार्लज़ूए विश्वविद्यालय के टिमो ए. वेइस और फ्रेडरिक के. जोंड्रल ने स्पेक्ट्रम पूलिंग सिस्टम का प्रस्ताव दिया, जिसमें ओएफडीएमए उप-बैंडों द्वारा मुफ्त बैंड (नोड्स द्वारा महसूस किए गए) तुरंत भरे गए थे। स्पेक्ट्रम-संवेदी संज्ञानात्मक रेडियो के अनुप्रयोगों में व्यावसायिक मोबाइल रेडियो|आपातकालीन-नेटवर्क और वायरलेस लेन उच्च प्रवाह क्षमता और ट्रांसमिशन (दूरसंचार)-दूरी विस्तार सम्मिलित हैं। संज्ञानात्मक नेटवर्क की ओर संज्ञानात्मक रेडियो का विकास चल रहा है, संज्ञानात्मक नेटवर्क की अवधारणा बुद्धिमानी से संज्ञानात्मक रेडियो के नेटवर्क को व्यवस्थित करना है।

कार्य

संज्ञानात्मक रेडियो के मुख्य कार्य हैं:[15][16]

  • शक्ति नियंत्रण: शक्ति नियंत्रण[17] प्राथमिक उपयोगकर्ताओं की सुरक्षा के लिए हस्तक्षेप शक्ति बाधाओं के साथ माध्यमिक उपयोगकर्ताओं की क्षमता को अधिकतम करने के लिए सामान्यतः स्पेक्ट्रम शेयरिंग सीआर सिस्टम के लिए उपयोग किया जाता है।
  • स्पेक्ट्रम संवेदन: अप्रयुक्त स्पेक्ट्रम का पता लगाना और इसे साझा करना, अन्य उपयोगकर्ताओं के लिए हानिकारक हस्तक्षेप के बिना, संज्ञानात्मक-रेडियो नेटवर्क की महत्वपूर्ण आवश्यकता रिक्त स्पेक्ट्रम को महसूस करना है। रिक्त स्पेक्ट्रम का पता लगाने के लिए प्राथमिक उपयोगकर्ताओं का पता लगाना सबसे उपयोगी विधि है। स्पेक्ट्रम-संवेदन तकनीकों को तीन श्रेणियों में बांटा जा सकता है:
    • ट्रांसमीटर का पता लगाना: संज्ञानात्मक रेडियो में यह निर्धारित करने की क्षमता होनी चाहिए कि प्राथमिक ट्रांसमीटर से संकेत निश्चित स्पेक्ट्रम में स्थानीय रूप से सम्मिलित है या नहीं हैं। ट्रांसमीटर का पता लगाने के लिए कई प्रस्तावित दृष्टिकोण हैं:
      • संयोजन किए गए फ़िल्टर का पता लगाना
      • ऊर्जा सूचक: ऊर्जा सूचक स्पेक्ट्रम सेंसिंग विधि है जो केवल प्राप्त सिग्नल पावर को मापकर सिग्नल की उपस्थिति/अनुपस्थिति का पता लगाती है।[18] व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए यह सिग्नल डिटेक्शन दृष्टिकोण अत्यधिक सरल और सुविधाजनक है। चूंकि, ऊर्जा सूचक को लागू करने के लिए ध्वनि भिन्नता की जानकारी की आवश्यकता होती है। यह दिखाया गया है कि ध्वनि शक्ति (ध्वनि अनिश्चितता) का अपूर्ण ज्ञान सिग्नल-टू-ध्वनि अनुपात दीवार की घटना को जन्म दे सकता है, जो कि एसएनआर स्तर है जिसके नीचे ऊर्जा सूचक किसी भी संचरित संकेत का पता नहीं लगा सकता है। अवलोकन समय [19] में यह भी दिखाया गया है कि एसएनआर दीवार स्वयं ध्वनि अनिश्चितता की उपस्थिति के कारण नहीं होती है, बल्कि ध्वनि शक्ति अनुमान के अपर्याप्त शोधन के कारण होती है, जबकि अवलोकन समय बढ़ जाता है।
      • साइक्लोस्टेशनरी प्रक्रिया -फीचर डिटेक्शन: इस प्रकार के स्पेक्ट्रम सेंसिंग एल्गोरिदम प्रेरित होते हैं क्योंकि अधिकांश मानव निर्मित संचार सिग्नल, जैसे चरण-शिफ्ट कुंजीयन , फेज-शिफ्ट कीइंग, आयाम अधिमिश्रण, समकोणकार आवृति विभाजन बहुसंकेतन , आदि साइक्लोस्टेशनरी प्रदर्शित करते हैं। [20] चूंकि, ध्वनि संकेत (सामान्यतः सफेद ध्वनि) साइक्लोस्टेशनरी व्यवहार प्रदर्शित नहीं करते हैं। ये सूचक ध्वनि भिन्नता अनिश्चितता के विरुद्ध शक्तिशाली हैं। ऐसे सूचकों का उद्देश्य ध्वनि में दबे मानव निर्मित संचार संकेतों की चक्रीय प्रकृति का दोहन करना है। उनका मुख्य निर्णय पैरामीटर प्राथमिक सिग्नल के सीएसडी द्वारा प्राप्त गैर शून्य मानों की तुलना कर रहा है।[21] साइक्लोस्टेशनरी सूचक या तो सिंगल साइकिल या मल्टीसाइकिल साइक्लोस्टेशनरी हो सकते हैं।
  • वाइडबैंड स्पेक्ट्रम सेंसिंग: बड़े स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ पर स्पेक्ट्रम सेंसिंग को संदर्भित करता है, सामान्यतः सैकड़ों मेगाहर्ट्ज या यहां तक ​​कि कई गीगाहर्ट्ज हैं। चूंकि वर्तमान एडीसी तकनीक उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ उच्च प्रमाण दर को वहन नहीं कर सकती है, इसलिए इसके लिए क्रांतिकारी तकनीकों की आवश्यकता होती है, जैसे, कंप्रेसिव सेंसिंग और सब-न्याक्विस्ट सैंपलिंग इत्यादि।[22]
    • सहकारी पहचान: स्पेक्ट्रम-संवेदन विधियों को संदर्भित करता है जहां प्राथमिक-उपयोगकर्ता पहचान के लिए कई संज्ञानात्मक-रेडियो उपयोगकर्ताओं की जानकारी सम्मिलित की जाती है[23]
    • हस्तक्षेप आधारित पहचान
  • नल-स्पेस आधारित सीआर: कई एंटेना की सहायता से, सीआर प्राथमिक-उपयोगकर्ता के नल-स्पेस का पता लगाता है और फिर नल-स्पेस के भीतर ट्रांसमिट करता है, जैसे कि इसके पश्चात ट्रांसमिशन प्राथमिक-उपयोगकर्ता के लिए कम हस्तक्षेप का कारण बनता है
  • स्पेक्ट्रम प्रबंधन: उपयोगकर्ता संचार आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सर्वोत्तम उपलब्ध स्पेक्ट्रम पर अधिकार करना, जबकि अन्य (प्राथमिक) उपयोगकर्ताओं के लिए अनुचित हस्तक्षेप उत्पन्न नहीं करता हैं। संज्ञानात्मक रेडियो को सेवा आवश्यकताओं की गुणवत्ता को पूरा करने के लिए सर्वोत्तम स्पेक्ट्रम बैंड (उपलब्ध सभी बैंडों में से) का निर्णय लेना चाहिए, इसलिए, संज्ञानात्मक रेडियो के लिए स्पेक्ट्रम-प्रबंधन कार्यों की आवश्यकता होती है। स्पेक्ट्रम-प्रबंधन कार्यों को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:
    • स्पेक्ट्रम विश्लेषण
    • स्पेक्ट्रम निर्णय[24][25]

स्पेक्ट्रम-प्रबंधन कार्यों का व्यावहारिक कार्यान्वयन जटिल और बहुआयामी मुद्दा है, क्योंकि इसे विभिन्न प्रकार की तकनीकी और इन नियमों की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। इसके लिए प्राचीन समय का उदाहरण हैं कि अन्य उपयोगकर्ताओं का पता लगाने के लिए उपयुक्त संवेदन सीमा का चयन करना है, जबकि बाद वाले को अंतरराष्ट्रीय (आईटीयू रेडियो विनियम) और राष्ट्रीय (दूरसंचार नियम) नियम में रेडियो स्पेक्ट्रम एक्सेस के लिए निर्धारित नियमों और विनियमों को पूरा करने की आवश्यकता से उदाहरण दिया गया है। .

इंटेलिजेंट एंटीना (आईए)

एक स्मार्ट एंटीना या बुद्धिमान एंटीना (या स्मार्ट एंटीना) एंटीना तकनीक है जो हस्तक्षेप को रद्द करने के लिए स्थानिक बीम-गठन और स्थानिक कोडिंग का उपयोग करती है, चूंकि, जटिल संचार वातावरण के लिए आवेदन के लिए बुद्धिमान एकाधिक या सहकारी-एंटीना सरणी के विस्तार के लिए आवेदन उभर रहे हैं। संज्ञानात्मक रेडियो, तुलनात्मक रूप से, उपयोगकर्ता टर्मिनलों को यह समझने की अनुमति देता है कि स्पेक्ट्रम के हिस्से का उपयोग समीपस्थ उपयोगकर्ताओं के साथ स्पेक्ट्रम साझा करने के लिए किया जा रहा है या नहीं। निम्न तालिका दोनों की तुलना करती है:

बिंदु संज्ञानात्मक रेडियो (सीआर) इंटेलिजेंट एंटीना (आईए)
मुख्य लक्ष्य ओपन स्पेक्ट्रम शेयरिंग परिवेश स्थानिक पुन: उपयोग
हस्तक्षेप प्रसंस्करण स्पेक्ट्रम संवेदन द्वारा परिहार स्थानिक प्रीकोडिंग/पोस्ट-कोडिंग द्वारा रद्दीकरण
मुख्य लागत स्पेक्ट्रम संवेदन और मल्टी-बैंड आरएफ एकाधिक- या सहकारी-एंटीना सरणियाँ
चुनौतीपूर्ण एल्गोरिदम स्पेक्ट्रम प्रबंधन तकनीक बुद्धिमान स्थानिक बीमफॉर्मिंग / कोडिंग तकनीक
लागू तकनीकें संज्ञानात्मक सॉफ्टवेयर रेडियो सामान्यीकृत गंदा कागज कोडिंग और Wyner-Ziv कोडिंग
बेसमेंट का दृष्टिकोण ऑर्थोगोनल मॉड्यूलेशन सेलुलर आधारित छोटी सेल
प्रतिस्पर्धी तकनीक अधिक बैंड उपयोग के लिए अल्ट्रा-वाइडबैंड उच्च स्थानिक पुन: उपयोग के लिए मल्टी-सेक्टरिंग (3, 6, 9, इत्यादि)।
सारांश संज्ञानात्मक स्पेक्ट्रम-साझाकरण प्रौद्योगिकी बुद्धिमान स्पेक्ट्रम पुन: उपयोग प्रौद्योगिकी

ध्यान दें कि दोनों तकनीकों को कई समकालीन संचरण परिदृश्यों में सचित्र के रूप में जोड़ा जा सकता है।[26]

सहकारी वायरलेस संचार या सहकारी MIMO (CO-MIMO) दोनों तकनीकों को जोड़ती है।

एप्लिकेशन

कॉग्निटिव रेडियो (सीआर) अपने वातावरण को समझ सकता है और, उपयोगकर्ता के हस्तक्षेप के बिना, संयुक्त राज्य में संघीय संचार आयोग के नियमों के अनुरूप उपयोगकर्ता की संचार आवश्यकताओं के अनुकूल हो सकता है। सिद्धांत रूप में, स्पेक्ट्रम की मात्रा अनंत है, व्यावहारिक रूप से, प्रसार और अन्य कारणों से यह निश्चित स्पेक्ट्रम भागों की वांछनीयता के कारण परिमित है। असाइन किया गया स्पेक्ट्रम पूरी तरह से उपयोग से दूर है, और कुशल स्पेक्ट्रम उपयोग बढ़ती हुई चिंता है, सीआर इस समस्या का समाधान प्रदान करता है। सीआर बुद्धिमानी से पता लगा सकता है कि स्पेक्ट्रम का कोई भाग उपयोग में है या नहीं, और अस्थायी रूप से अन्य उपयोगकर्ताओं के प्रसारण में हस्तक्षेप किए बिना इसका उपयोग कर सकता है।[27] ब्रूस फेट के अनुसार, रेडियो की कुछ अन्य संज्ञानात्मक क्षमताओं में इसके स्थान का निर्धारण करना, पड़ोसी उपकरणों द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम को संवेदन करना, आवृत्ति को परिवर्तित करना, आउटपुट पावर को समायोजित करना या यहां तक ​​कि ट्रांसमिशन पैरामीटर और विशेषताओं को परिवर्तित करना सम्मिलित है। ये सभी क्षमताएं, और अन्य अभी तक महसूस नहीं की गई हैं, वायरलेस स्पेक्ट्रम उपयोगकर्ताओं को रीयल-टाइम स्पेक्ट्रम स्थितियों को अनुकूलित करने की क्षमता प्रदान करेगी, नियामकों, लाइसेंसों और आम जनता को लचीला, कुशल और स्पेक्ट्रम का व्यापक उपयोग प्रदान करेगी।

अनुप्रयोगों के उदाहरणों में सम्मिलित हैं:

  • सफेद स्थान का उपयोग करके आपातकालीन और सार्वजनिक सुरक्षा संचार के लिए सीआर नेटवर्क का अनुप्रयोग किया जाता हैं। [28][29]
  • डायनेमिक स्पेक्ट्रम एक्सेस (डीएसए) को क्रियान्वित करने के लिए सीआर नेटवर्क की क्षमता को प्रदर्शित करता हैं। [30][31]
  • रासायनिक जैविक रेडियोलॉजिकल और परमाणु हमले का पता लगाने और जांच, कमान नियंत्रण, युद्ध क्षति मूल्यांकन की जानकारी प्राप्त करने, युद्ध के मैदान की जाँच, ​​​​गुप्त सहायता और लक्ष्यीकरण जैसी सैन्य कार्रवाई के लिए सीआर नेटवर्क का अनुप्रयोग किया जाता हैं।[32]
  • वे मेडिकल बॉडी एरिया नेटवर्क स्थापित करने में भी सहायक साबित हुए हैं [21] जिसका उपयोग सर्वव्यापी रोगी निगरानी में किया जा सकता है जो रोगियों की महत्वपूर्ण जानकारी जैसे शुगर लेवल, ब्लड प्रेशर, ब्लड ऑक्सीजन और इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी), आदि के बारे में डॉक्टरों को तुरंत सूचित करने में सहायता करता है। इससे संक्रमण के खतरे को कम करने का अतिरिक्त लाभ मिलता है और रोगी की गतिशीलता भी बढ़ाता है।
  • संज्ञानात्मक रेडियो वायरलेस सेंसर नेटवर्क के लिए भी व्यावहारिक है, जहां बिना देरी के और न्यूनतम बिजली की खपत के साथ पैकेट को अग्रेषित करने के लिए प्राथमिक और माध्यमिक कतारों का उपयोग करके पैकेट रिले किया जा सकता है।[33]

सीआर नेटवर्क का अनुकरण

वर्तमान में, मॉडलिंग और सिमुलेशन या मॉडलिंग और सिमुलेशन एकमात्र प्रतिमान है जो किसी दिए गए वातावरण के संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क में जटिल व्यवहार के अनुकरण की अनुमति देता है। नेटवर्क सिमुलेटर जैसे ओपीनेट, नेट सिम, मैटलैब और ऐनएस (सिम्युलेटर) का उपयोग संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है। काॅगनेस [34] संज्ञानात्मक रेडियो नेटवर्क के लिए ओपन-सोर्स NS2-आधारित सिमुलेशन फ्रेमवर्क है। नेटवर्क सिमुलेटर का उपयोग करने वाले अनुसंधान के क्षेत्रों में सम्मिलित हैं:

  1. स्पेक्ट्रम संवेदन और अवलंबी पहचान
  2. स्पेक्ट्रम आवंटन
  3. स्पेक्ट्रम उपयोग का मापन और/या मॉडलिंग [35][36]
  4. स्पेक्ट्रम उपयोग की दक्षता [35][36]नेटवर्क सिमुलेटर 3 (ns-3) भी सीआर के अनुकरण के लिए व्यवहार्य विकल्प है।[37] ns-3 का उपयोग एथेरोस वाईफाई उपकरणों जैसे कमोडिटी हार्डवेयर की सहायता से सीआर नेटवर्क का अनुकरण और प्रयोग करने के लिए भी किया जा सकता है।[37]

भविष्य की योजनाएं

वायरलेस उपकरणों और सेवाओं की श्रृंखला को समायोजित करने में बिना लाइसेंस वाले बैंड की सफलता ने एफसीसी को बिना लाइसेंस वाले उपयोग के लिए और बैंड खोलने पर विचार करने के लिए प्रेरित किया है। इसके विपरीत, स्थैतिक आवृत्ति आवंटन के कारण लाइसेंस प्राप्त बैंडों का कम उपयोग किया जाता है। इस प्रकार यह महसूस करते हुए कि सीआर प्रौद्योगिकी में वर्तमान उपयोगकर्ताओं को हस्तक्षेप किए बिना अक्षम रूप से उपयोग किए गए लाइसेंस बैंड का लाभ उठाने की क्षमता है, एफसीसी ने प्रस्तावित नियम बनाने की सूचना जारी की जो बिना लाइसेंस वाले रेडियो को टीवी-प्रसारण बैंड में संचालित करने की अनुमति देगा। नवंबर 2004 में गठित आईईईई 802.22 वर्किंग ग्रुप को टीवी सेवा को आवंटित स्पेक्ट्रम में बिना लाइसेंस वाले उपकरणों के संचालन के लिए वायरलेस रीजनल एरिया नेटवर्क (सीआर सेंसिंग पर आधारित) के लिए एयर-इंटरफेस मानक को परिभाषित करने का काम सौंपा गया है।[38] टीवी स्पेक्ट्रम के बिना लाइसेंस वाले उपयोग पर बाद के एफसीसीसी नियमों का पालन करने के लिए, आईईईई 802.22 ने वर्तमान सेवाओं में हस्तक्षेप से बचने के लिए अनिवार्य टीवी व्हाइट स्पेस डेटाबेस के लिए इंटरफेस को परिभाषित किया है।[39]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Mitola, Joseph (2000), "Cognitive Radio – An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio", Diva (Ph.D. Dissertation), Kista, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, ISSN 1403-5286
  2. ↑ "P802.22" (PDF). March 2014.
  3. ↑ Stevenson, C.; Chouinard, G.; Zhongding Lei; Wendong Hu; Shellhammer, S.; Caldwell, W. (2009). "आईईईई 802.22: पहला संज्ञानात्मक रेडियो वायरलेस क्षेत्रीय क्षेत्र नेटवर्क मानक". IEEE Communications Magazine. 47: 130–138. doi:10.1109/MCOM.2009.4752688. S2CID 6597913.
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