（通信与信息系统专业论文）认知无线mesh网络mac协议机制的研究.pdf

study on mac protocol in cognitive wireless mesh networks a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of engineering by chen qian supervised by prof. feng wenjiang major:communication and information system college of communication engineering of chongqing university, chongqing, china april 2011 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 i 摘 要 认知无线电作为一种灵活的、可重配置的、重复可编程的智能通信技术，通 过对无线传输场景的实时感知，寻求高质量的空闲无线信道，自适应调整自身的 工作参数：如传输信道、发射功率、调制模式、传输速率等，能提供可靠的通信 和高效的频谱利用。无线 mesh 网络具有 ad hoc 网络的组网灵活性、有固定基础 设施网络的高带宽、部署和配置容易、容错能力强等优点，但也存在高的节点分 布密度可能导致网络容量降低等不足。此外，无线 mesh 网络基础架构采用的 2.4ghz ism 频段已被大量 wlan、bluetooth 等用户共享，可能导致信道阻塞。将 认知无线电与无线 mesh 网络融合，利用认知无线电具备的频谱感知功能，将主用 户暂时未用的空闲频段作为无线 mesh 网络的工作频段， 能有效降低单位传输信道 的节点密度，提高网络吞吐量，改善传输信道质量。论文以认知无线 mesh 网络为 研究对象，重点研究基于感知的 mac 接入协议及其感知技术，主要研究内容有： 1）分析和总结认知无线电和无线mesh网络的基本特征； 论述将认知无线电和 无线mesh网络融合的技术优势、关键技术和架构体系。 2）以无线mesh网络mmac协议为基础， 依据ieee802.22协议规范定义的静默 期管理的两阶段感知策略，提出一种认知无线mesh网络分布式多信道mac （cr-mmac）协议。将两阶段感知机制和分布式协商融入mmac协议，利用空 闲频谱进行数据传输，并在mmac协议atim窗的数据信道协商阶段引入预约机 制，以避免选择同一信道的认知节点对在后续数据传输阶段再利用csma/ca协议 造成的竞争碰撞，并在特定的网络条件下进行了性能分析和仿真测试。 3）频谱感知的高效、准确与否直接关系到认知无线mesh网络mac协议的性 能， 研究cr-mmac协议两阶段感知机制， 提出一种基于峰均比判决的循环平稳检 测算法，并对感知性能进行仿真分析和评价。 关键词关键词：认知无线电，无线 mesh 网络，mac 协议，频谱感知 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ii abstract as a flexible, reconfigurable and reprogrammable intelligent communication technology, cognitive radio scenes the real-time wireless transmission environment, searches the high-quality free channel, and adaptively adjusts its operating parameters, such as transmission channel , transmit power, modulation mode, transmission rate etc, which provides reliable communication and efficient spectrum use. wireless mesh network has the advantage of the ad hoc network and fixed infrastructure network, which provides flexible deployment, broad bandwidth, easier configuration, good fault-tolerant capability etc. on the other hand, disadvantage is high node distribution density may result in network capacity reduction. in addition, the 2.4ghz ism band used by wireless mesh network infrastructure has been shared by a large number of wlan and bluetooth users, which may cause the channel blockage problem. cognitive radio combined with the wireless mesh network uses the spectrum sensing function of cognitive radio, and sets the free band which is temporarily unused by the primary users as the operating band of the wireless mesh network. the node density per transmitting channel is reduced. network throughput and the quality of transmitting channel are both improved. the paper focuses on mac protocol which based on spectrum sensing and corresponding sense techniques, the main contents are: 1) analyzing and summarizing the basic characteristics of cognitive radio and wireless mesh network; discussing the conferencing technology, key technology and infrastructure of the cognitive radio and wireless mesh network. 2) based on the mesh network and mmac protocol, according to the two-stage strategy of the quiet period management specified in ieee802.22 protocol, a distributed multi-channel cognitive wireless mesh network mac (cr-mmac) protocol is proposed two-stage sensing mechanism and distributed consultation mechanism are integrated into mmac protocol. free spectrum bands are used for data transmission and reservation mechanism is used during the data channel consultation stage of atim window in mmac protocol. this avoids the competition collision caused by the cognitive nodes which choose the same channel when reusing the csma/ca protocol in the subsequent data transmission stage. performance analysis and simulations are tested in specific network condition. 3) whether the spectrum sensing is efficient and accuracy directly relates to the 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 iii performance of cognitive wireless mesh network mac protocol. studying the two-stage sensing mechanism of cr-mmac protocol, a cycle stationary detection algorithm based on peak-to-average power ratio judgment is proposed, and the sensing performance is simulated and evaluated. key words: cognitive radio, wireless mesh network, mac protocol, spectrum sensing technology. 重庆大学硕士学位论文 目 录 iv 目 录 中文中文摘要摘要 . i 英文摘英文摘要要 . ii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 研究背景与意义研究背景与意义 . 1 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 . 2 1.3 主要研究内容和章节安排主要研究内容和章节安排 . 4 2 认知无线认知无线 mesh 网络网络 . 5 2.1 认知无线电及其基本特征认知无线电及其基本特征 . 5 2.1.1 认知无线电的定义 . 5 2.1.2 认知能力 . 6 2.1.3 学习能力 . 7 2.1.4 重构能力 . 8 2.2 无线无线 mesh 网络及其基本特征网络及其基本特征 . 9 2.2.1 无线 mesh 网概述 . 9 2.2.2 无线 mesh 网基本特征 . 11 2.3 认知无线认知无线 mesh 网络网络 . 12 2.3.1 网络架构 . 12 2.3.2 关键技术 . 15 2.4 本章小结本章小结 . 17 3 认知无线认知无线 mesh 网络的网络的 mac 协议研究协议研究 . 18 3.1 无线网络中的无线网络中的 mac 机制机制 . 18 3.1.1 mac 设计原则与分类 . 18 3.1.2 典型的无线网络 mac 层协议 . 19 3.2 认知无线认知无线 mesh 网络的网络的 mac 层设计层设计 . 24 3.2.1 信道共享模型 . 24 3.2.2 认知无线 mesh 网络 mac 协议设计关键 . 26 3.3 无线无线 mesh 网络网络 mac 协议研究协议研究 . 27 3.3.1 ieee 802.11 dcf 机制 . 28 3.3.2 单接口多信道 mac 协议 . 30 3.3.3 多接口多信道 mac 协议 . 31 3.4 认知无线认知无线 mesh 网络分布式多信道网络分布式多信道 mac 协议协议 . 33 重庆大学硕士学位论文 目 录 v 3.4.1 协议设计的思想 . 33 3.4.2 cr-mmac 协议 . 33 3.4.3 仿真分析与性能评价 . 36 3.5 本章小结本章小结 . 38 4 cr-mmac 协议两阶段感知机制研究协议两阶段感知机制研究 . 39 4.1 两阶段感知机制两阶段感知机制 . 39 4.2 能量检测算法能量检测算法 . 39 4.3 循环平稳特征探测算法循环平稳特征探测算法 . 41 4.3.1 循环平稳信号 . 41 4.3.2 循环平稳用于认知无线电频谱感知 . 43 4.3.3 一种改进的循环平稳检测算法 . 46 4.5 本章小结本章小结 . 47 5 总结与展望总结与展望 . 48 致致 谢谢 . 49 参考文献参考文献 . 50 附附 录录 . 54 a. 作者在攻读硕士学位期间参加的课题和发表的论文作者在攻读硕士学位期间参加的课题和发表的论文 . 54 b. 专利发表情况专利发表情况 . 54 c. 论文发表情况论文发表情况 . 54 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 研究背景与意义 随着无线通信应用的快速增长，带宽需求和无线频谱资源匮乏之间的矛盾越 来越突出，无线电频谱资源显得越来越珍贵。近年来，通信界普遍认识到，固定 频带分配政策是造成当前频谱资源日趋缺乏的一个主要原因。fcc 在 2002 年 11 月发布的报告中明确指出1：“在许多频带，频谱的准入是一个比频谱本身稀缺更 加重要的问题，很大程度上是由于法规限制了这些频谱上的潜在用户获得准入。” 因此，针对当前固定频谱分配制度下，无线频谱资源浪费严重且利用率低下这一 现状23，fcc 重新审视传统的频谱分配政策，并开始寻求解决无线频谱资源紧张 和频谱利用率低下之间矛盾的有效途径。认知无线电（cognitive radio, cr）4 5 被认为是目前缓解这一矛盾的有效手段。它通过感知已分配频谱的工作状态，寻 找空闲频谱资源，自适应调整自身工作参数来适应外界通信环境的变化，允许在 时域、频域和空域实现频谱共享，从而有效提高频谱利用率。由于认知无线电的 出现能有效解决当前无线频谱资源紧缺的窘境，已成为近几年无线通信领域的研 究热点。 在各种无线通信技术蓬勃发展的同时，一种新的无线网络技术无线 mesh 网络 （wmn： wireless mesh network） 正逐渐成为人们关注的焦点之一。 无线 mesh 网络（即无线网状网或无线网格网）是一种具有自组织、自修复、多跳级联、节 点自我管理的新型无线宽带接入技术 6，可以和多种宽带无线接入技术如 ieee802.11、802.16、802.20 以及 3g 移动通信等技术结合，组成一个含有多跳无 线链路的无线网状网络，这种无线网状网络不仅可以大幅度的扩展无线系统的覆 盖范围，同时可以提高无线系统的带宽容量和通信可靠性，是一种非常有发展前 途的宽带无线接入技术。但也存在高的节点分布密度可能导致网络容量降低等不 足。此外，无线 mesh 网络基础架构采用的 2.4ghz ism 频段已被大量 wlan、 bluetooth 等用户共享，可能导致信道阻塞。目前，全球多个国家和地区进行了探 索性的实施和应用， ieee 802 等相关标准组也正在致力于推动 wmn 技术的发展， 制订相关的技术标准（譬如 ieee802.11s、802.15、802.16、802.20 等） 。 基于认知无线电技术与无线 mesh 网络架构各自的显著优点，认知无线 mesh 网络（cogmesh：cognitive mesh network）的概念被提出7,8，其不但扩展了无线 mesh 网络的应用前景，也为认知无线电提供了新的应用场景。cogmesh 通过将认 知无线电与无线 mesh 网络融合，利用认知无线电具备的频谱感知功能，将主用户 暂时未用的空闲频段作为无线 mesh 网络的工作频段， 能有效降低单位传输信道的 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 2 节点密度，提高网络吞吐量，改善传输信道质量。cogmesh 具有无线 mesh 网络的 自组织、自愈、多跳等特性，且兼具认知无线电动态频谱、网络认知与工作参数 自适应调整、学习并实现最优动态组网与通信的能力，使得其具有可靠性高、健 壮性强、成本低、频谱使用效率高等诸多优点，相比传统无线 mesh 网络而言， cogmesh 具有更加广阔的应用场景。然而，真正实现 cogmesh 还存在许多关键技 术问题需要解决。由于频谱资源在时域和空域上动态变化，频谱感知技术是一重 点。而在 cogmesh 中需解决如何选择一空闲信道进行高效的数据传输，且当授权 用户到来时，认知用户又该如何快速有效地实现信道的退避和切换。因此，研究 一个充分、有效的认知 mac 协议，就显得极为重要。对 cogmesh 而言，mac 层 协议是能否实现频谱高效利用的关键技术之一， 并且对 mac 协议的分析和改进来 提高网络性能，始终是无线通信领域的研究热点。 为实现认知用户利用空闲频谱的同时避免对授权用户造成有害干扰， cogmesh 的 mac 设计不仅要提供传统的服务，比如媒体接入控制和健壮的数据传输。还 要能支持一套全新的功能9， 就是在不干扰授权用户的条件下有效的实现机会式频 谱利用。这些 mac 层的新功能包括：频谱检测管理、接入控制、动态频谱分配、 安全机制以及跨层设计等。因此，对 cogmesh 的 mac 设计可以继承传统无线网 络 mac 设计的方法，对现有的无线 mesh 网络 mac 协议进行改进，通过添加新 功能，基于物理层的频谱感知信息，采取有效的接入控制机制和动态频谱分配策 略，并结合跨层思想来实现一个充分、有效、安全的认知 mac 协议。 1.2 国内外研究现状 针对无线 mesh 网络自组织、自愈、可扩展性好、大容量、低成本等特征，基 于认知的无线 mesh 网络为认知无线电技术提供了新的应用场景。目前，针对无线 mesh 网络（wmn）的研究已经全面展开，包括网络架构、信道接入与分配、路 由协议、测试平台、标准以及各种跨层设计等610，其中文献6对当前无线 mesh 网络的研究现状、关键技术与挑战进行了详细的阐述。无线 mesh 网络的发展为认 知无线 mesh 网络的发展提供了参考。文献7对基于簇结构与本地公共控制信道 （lcc：local control channel）的认知无线 mesh 网络架构、接入控制、邻居发现 与网络形成及拓扑管理进行了研究；文献8对 cogmesh 网络的应用需求、网络架 构、协议架构、技术挑战进行了深入的分析。 如前所述，cogmesh 网络存在多种关键技术，而动态频谱的接入，即如何通 过感知的可用频谱信息利用分配的频谱，来满足用户 qos 的需要，同时也不影响 授权用户对频段的正常使用是认知无线 mesh 网络链路建立、保证网络连接性、减 小业务流间干扰并提高资源利用率的关键。针对认知无线 mesh 网络 mac 协议机 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 3 制研究，文献11提出了基于 802.11 技术的分布式多信道认知 mesh 网络 mac 协 议，其利用 802.11s 的公共信道框架执行收发端信道协商与信道选择。同样是基于 802.11 协议体制，文献12提出一种适用于认知 mesh 或 adhoc 的动态频谱共享 mac 协议dysco-mac，其利用 csma/ca 协议交互可用信道列表并协商数 据传输信道，文献还利用商用 wifi 设备建立了测试平台并对该 mac 协议进行了 测试。文献13提出了一种基于改进的 csma/ca 的分布式的认知无线电 mac 协 议， 并且提出了一种 o-csma,它在里面完成了 3 种碰撞回避算法,并且在基于这种 提出了一种 dssma 的 mac 协议来减少碰撞，从而增加容量。但是在其中各个节 点之间相互的协作和相互的信息交互并没有提及。文献14提出了一种最优的 dc-mac 协议和一种次优的贪婪 dc-mac 协议框架，主要包括三个部分： （1）用 于表征信道可用性的信道占用模型； （2）用于评价 mac 协议的性能指标； （3）频 谱感知和可用信道接入的判决办法。其中最优的 dc-mac 协议基于部分可观测 markov 判决过程 （pomdp） ， 而次优的 dc-mac 协议利用贪婪算法降低实现复杂 度。信道选择依据时隙进行，但是由于认知节点之间的同步问题很难解决，可能 存在可用信道没有满足要求的时隙。文献15提供了几种认知无线电网络的 mac 协议，规定了如何根据无线传输环境变化切换信道的条件和方法，但是，当信道 切换时，可能导致较大的时延和分组丢失率。文献16提出的多信道 mac 协议需 要在每个节点装备多套收发信机，即一个信道配备一套收发信机，节点同时侦听 所有信道。一旦节点需要发送分组信息，通过搜索空闲信道并利用该空闲信道发 送信息，但是在认知无线电网络中，由于可用信道数量随时间和空间变化，节点 装备多套收发信机是不可行的。 文献17提出了一种 ssch （slotted seeded channel hopping）协议，需要通信的节点对之间选择相同的信道。该协议采用分布集中和 同步方案，只需要设置一套收发信机，但是在该方案中，需要已知每个节点的可 用信道集合。由于机制原因（收发之间需要等待可用信道出现） ，即使网络负荷轻， 也可能导致较大的分组传输时延。此外，在移动 cr 网络中，全网时钟同步非常困 难，且业务流快变、不可预知。文献18提供了一种实时的动态开放频谱共享 （doss）mac 协议三组频段协议，包括控制频段、数据频段和忙音频段， 认知用户之间的协商用控制频段沟通，数据信息传输利用连续的数据频段组进行， 通过忙音频段发送忙音，可以消除网络中隐藏/暴露终端问题，但是每个节点需要 配置多套收发信机，同时还涉及到如何与 802 家族之间的互操作问题。文献19 提出了一种基于机会频谱接入（osa）的认知 mac 协议，但是未涉及到认知用户 之间的冲突问题以及认知用户与授权用户之间的干扰问题。 文献20提出设置两套 收发信机的 mac 协议，一套作为接收机工作于属主信道，再用一个公共控制信道 来交互关于各个节点的属主信道消息。 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 4 随着频谱资源由于固定频谱分配的原因日趋地紧张，认知无线电提出的有效的 利用频谱的主张越来越受到世界各界的重视。由于这需要从我们所接触到的固定 频谱分配政策到动态频谱分配政策， 所以在 mac 层的算法开发有着许多的难点和 挑战。 1.3 主要研究内容和章节安排 本文分为五个章节，重点研究认知无线 mesh 网络的 mac 协议，具体内容安 排如下： 第一章：绪论部分。介绍论文课题研究背景与意义，阐述了国内外认知无线 mesh 网络 mac 协议机制的研究现状。 第二章：分析和总结认知无线电和无线 mesh 网络的基本特征；并论述将认知 无线电和无线 mesh 网络融合的技术优势、关键技术和架构体系。 第三章：对认知无线 mesh 网络的 mac 协议展开研究。针对认知无线 mesh 网络接入控制，我们以无线 mesh 网络的单接口多信道 mac（mmac）协议为基 础提出一种认知无线 mesh 网络分布式多信道 mac（cr-mmac）协议，并进行 性能仿真测试和评价。 第四章： 基于频谱感知技术的高效准确与否直接关系到认知无线 mesh 网络的 mac 协议的性能， 本章对 cr-mmac 协议两阶段感知机制采用的感知技术展开研 究，提出了一种基于峰均比判决的循环平稳检测算法，并进行对比仿真测试。 第五章：总结论文研究工作，对论文中有待改善的工作提出未来展望。 重庆大学硕士学位论文 2 认知无线 mesh 网络 5 2 认知无线 mesh 网络 2.1 认知无线电及其基本特征 2.1.1 认知无线电的定义 “认知无线电”这一概念最早是由 joseph mitola 博士在 1999 年美国电信系统会 议上首次提出21 22。 joseph mitola 博士描述了认知无线电通过一种称做“无线电知 识表达语言” （rkrl） 的新语言来提高个人无线业务的灵活性。 在他的博士论文23 中这样描述认知无线电：无线数字设备和相关的网络在无线电资源和通信方面具 有充分的计算智能来探测用户通信需求，并根据这些需求来提供最合适的无线电 资源和无线业务。 mitola 博士的认知无线电给出了一个主要在应用层的、 以通信前 后环境和定位为基础的认知环（cognition cycle）模型。如图 2.1 所示。该图描述 了认知无线电如何与环境（outside world）进行信息交互，也就是外界刺激和变化 进入认知环，最终得到响应的这样一个认知无线电持续的观察环境（observe） 、自 身定位（orient） 、制定计划（plan） 、学习（learn） 、判决（decide）并执行（act） 的流程。 自身定位自身定位 建立先验信息 预过程解析 观察观察 环境 之前的状态 新状态 立即 执行 设置行为 发送信息 学习 正常 紧急 计划 轮流产生 轮流估计 记录到 当前时间 判决 保存安全信息 初始化过程 图 2.1 mitola 的认知环 fig.2.1 mitolas cognition cycle 由于 mitola 的认知无线电要求在作出改变运行参数的决定的时候，无线节点 和网络观察到的每一个可能的参数都要被考虑到，所以 mitola 的认知无线电通常 被称为“全认知无线电”。到目前为止，这样的认知无线电还没有被实现过。当今的 无线网络采用的是固定频谱分配政策，但随着近几年无线业务急剧增长，对有限 重庆大学硕士学位论文 2 认知无线 mesh 网络 6 的频谱的需求也随之剧增，这就挑战了传统频谱政策的有效性。美国联邦通信委 员会 （fcc） 在2003年底的nprm 24 指出目前分配出的频段的利用率是15%85% 不等，某些频带如移动手机网络的频带是超负荷的，但是诸如业余无线电等相当 多频段并没有得到充分使用。并且，频谱利用率在不同的空间和时间段也是不同 的。有限的可利用频谱及频谱利用效率的低下等问题使得一种全新的、优化使用 频谱的无线通信模式变得十分必要。人们开始考虑允许没有使用许可的用户在对 法定用户不产生任何干扰的情况下来使用已分配的许可频段，这样一种无线通信 也被称作认知无线电。由于这种认知无线电仅仅以无线频谱为关注对象，因此被 称作频谱感知认知无线电（spectrum sensing cognitive radio） 。尽管认知无线电最 初被认为是基于软件无线电的扩展（mitola 的认知无线电） ，但目前对认知无线电 的研究绝大多数都是集中在频谱感知认知无线电上，尤其是研究利用电视广播 （tv）频段进行通信。 因此，相对于 mitola 博士对认知无线电的描述，我们通常所说的认知无线电 的定义更为通俗化：认知无线电是一种智能无线通信系统，它能够感知周围环境， 从周围环境中获取信息，并通过实时改变传输功率、载波频率、调制方式等传输 参数使其内部状态适应接收到的无线信号的统计特性变化，从而实现任何时间任 何地点的高度可靠通信和对频谱资源的有效利用。 2.1.2 认知能力 作为认知无线电应当具备的基本特征之一， 认知无线电的认知能力 （cognitive capability）能够使认知无线电与周围环境进行实时交互活动，进而决定适合的通 信参数来适应动态环境的无线频谱资源。这些任务要求认知无线电在开放的频谱 中自适应运行如图 2.2 的认知圈4所示。这认知圈主要集中关注认知无线电三个最 基础的认知能力：频谱感知（spectrum sensing） ，频谱分析（spectrum analysis） ， 频谱判决（spectrum decision） 。 spectrum decision spectrum analysis spectrum sensing radio environment rf stimuli rf stimuli spectrum hole information channel capacity transmitted signal spectrum hole information 图 2.2 认知圈 fig.2.2 cognition cycle 重庆大学硕士学位论文 2 认知无线 mesh 网络 7 频谱感知 频谱感知的目的是检测在时域和空域上的频谱空穴（spectrum hole）25，以 供认知用户以机会接入方式利用频谱资源。它通过特定的感知算法快速感知出授 权用户的出现与退出，在不干扰授权用户正常使用的条件下为认知用户提供可靠 的信道使用信息。图 2.3 描述了认知无线电是如何利用频谱空穴或空白段（white space）,也就是暂时没被使用的频谱。如果这一频段被感知到随后将被授权用户占 用，那么认知用户要转移到另外一个频谱空穴，这样通过利用频谱感知检测到的 频谱空穴就可以实现动态频谱接入（dynamic spectrum access） 。 频率 时间 功 率 频谱空洞 授权用户 正使用 动态频谱接入 图 2.3 频谱空穴 fig.2.3 spectrum hole 频谱分析 估计通过频谱感知检测发现频谱空穴的特征。包括信道状态信息预测和信道 容量估计。 频谱判决 认知无线电决定传输数据率，传输模式和传输带宽。然后根据频谱特征和用 户需求来选择合适的频带。 频谱感知和频谱分析是在接收机中执行的，频谱判决是在发射机中执行的。 通过与无线电环境的交互活动，这三项认知任务构成了一个基本的认知圈。在双 工通信中，认知圈中的功能应当同时构建在收发机中。 一旦认知无线电确定了它运行的频段，通信便可以建立在这个频段之上。然 而由于无线电环境不停的变化，认知无线电必须时刻跟踪其变化，并做出相应的 调整。 2.1.3 学习能力 mitola 在提出认知无线电这一概念的时候就认为，cr 终端应具有足够的智能 重庆大学硕士学位论文 2 认知无线 mesh 网络 8 性和灵活性，经过学习、推理进行决策，调整设备参数来占用可用频谱，实现频 谱资源的充分利用。其中，cr 的智能性主要体现在无线电设备能够像人一样进行 学习、推理等行为。根据经验进行学习的能力也是 cr 区别于一般无线电的主要特 征。 根据学习内容的不同，cr 需要集成多种学习算法，主要可分为三类。 监督学习 用于对外部环境的学习，主要是通过利用实测的信息来估计。譬如，在对信 道认知的情况下， cr 在通信之前不了解信道的具体参数，只有根据预测信息进 行选取，但在完成一次通信之后，便可通过估计得到信道的相关参数。cr 就可利 用估计得到的参数对信道预测模型进行训练，以便更好地匹配当前信道。 无监督学习 用于对外部环境的学习，主要是提取外部环境相关参数的变化规律。譬如， 在对频谱状态的认知中，需要根据案例库获得在时间和频率上频谱空洞的分布规 律。 强化学习 用于对内部规则或行为的学习，主要是通过奖惩机制突出适应当前环境的规 则或行为，丢弃不适应当前环境的规则或行为。譬如，通过强化学习可以从多种 波形中选择出适合当前信道条件的波形。 2.1.4 重构能力 重构能力（reconfigurability）是指认知无线电能够不改变任何硬件部分而通 过调整传输功率、载波频率、调制等传输参数来适应运行环境的变化的能力。重 构能力能够使认知无线电容易地适应动态变化的无线电环境。认知无线电有下列