Cognitive Radio

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Unter dem Begriff Cognitive Radio versteht man einen vollrekonfigurierbaren autonomen Netzknoten, welcher seine Umgebung beobachtet, Veränderungen wahrnimmt und bei Bedarf darauf reagiert. Dieses heute noch im Bereich der Grundlagenforschung untersuchte Verfahren, soll helfen, Nachteile wie beispielsweise die mangelnde Effizienz bei der Ausnutzung des drahtlosen Kanals zu überwinden. Bei diesen kognitiven Verfahren wird davon ausgegangen, dass sich jeder Netzknoten entsprechend seiner Nutzeranforderungen sowie seiner möglichen Funkressourcen und Umgebung intelligent verhält. Dieses Verhalten wird durch Lern- und Entscheidungsverfahren unterstützt. In einem kognitiven Netz soll eine Gesamtoptimierung durch gemeinschaftliches Verhalten der Einzelknoten erreicht werden. Die vier wichtigsten Funktionen eines Cognitive Radio sind:

  • Spectrum Sensing: Detektieren von ungenutzten Frequenzbereichen
  • Spectrum Management: Auswahl des ungenutzten Frequenzbereichs, das die Anforderungen bestmöglich erfüllt
  • Spectrum Mobility: Möglichkeit des Frequenzwechsels (z. B. bei Sichtung eines weniger gestörten Bandes) ohne Datenverlust und zusätzlichen Delay
  • Spectrum Sharing: intelligenter Mehrfachzugriff auf das Spektrum innerhalb eines Netzwerkes

Verbunden mit einem kognitiven Prozess schaffen diese Grundfunktionalitäten ein System, das sich seiner Umgebung bewusst ist, für die Zukunft planen, eine Entscheidung fällen und dementsprechend handeln kann. Durch den Einsatz dieser Forschungsansätze können hinsichtlich der Ende-zu-Ende-Leistung drahtloser Netze viele Vorteile erwartet werden. Speziell für das Industrieumfeld sind dies:

  • Verbesserung der Effizienz bei der Ausnutzung verfügbarer Funkressourcen
  • Verbesserung der Robustheit drahtloser Ende-zu-Ende-Verbindungen ohne Verlust der Echtzeitfähigkeit
  • Verbesserte Koexistenz zwischen unterschiedlichen Systemen
  • Verbesserte Mobilität durch selbstständiges intelligentes Anpassen an die Umgebung
  • Berücksichtigung der EMV-Problematik möglich (Reduzierung der Sendeleistung in sensiblen Umgebungen)

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