Programvara radios båge cmcrging som plattformar för multiband multimode personliga kommunikationssystem. Radio etiquttc är den uppsättning RF-band, luftgränssnitt, protokoll och rumsliga och tidsmässiga mönster som modulerar användningen av radiospektrum. Kognitiv radio utökar programvaran radio med radio-domän modell-baserad rcasoning om sådana ctiquettes. Cognitivc radio ökar flexibiliteten i personliga tjänster genom ett Radio Knowlcdge representationsspråk. Detta språk representerar kunskap om radioetiketter, enheter, programvarumoduler, spridning, nctworks, användarbehov och tillämpningsscenarier på ett sätt som stöder automatiserade resonemang om användarens behov. Detta ger programvaruradion möjlighet att utföra expressivc ncgotiations bland kamrater om användningen av radiospektrum över flytande rum, tid och uscr sammanhang. Med RCRL kan cognitivc radioagenter aktivt manipulera protokoll stacken för att anpassa kända etiketter till bättre satis$ LISCT'S nccds. Detta omvandlar radionoder från blinda executors av fördefinierade protokoll till radio-domain-aware intclligent agenter som scrapy ut sätt att dclivcr de tjänster thc uscr vill även om att uscr docs inte vet hur man får dem. Softwarc radio [l] ger en idkal plattform för thc rcalization av kognitiv radio. Kognitiv radio: Making Software Radios More Personal Global System for Mobile Communications (GSM) radio's equalizer kranar reflcct kanalen multipath struktur. Ett nätverk kanske vill fråga en telefonlur: "Hur många särskiljande multipatkomponenter ser du?" Kunskap om thc inre tillstånd av equalizern kan vara användbar bcorsak i vissa mottagningsområden, thcrc kan vara liten eller ingen multipat och 20 dB av extra signal-till-noisc förhållande (SNR). Programvarans radiobearbetningskapacitet slösas bort med att köra en beräkningsmässigt intcnsive equalizer algoritm när ingen cqualizer är nödvändig. Denna bearbetningskapacitet skulle kunna avledas till bättre användning, eller en del av processorn skulle kunna läggas till sömns, vilket skulle kunna rädda batteritiden. Dessutom skulle radio och nätverk kunna gå med på att lägga databitarna i den överflödiga inbyggda utbildningen, vilket ökar nyttolastens datahastighet i enlighet med detta." Två problem uppstår. För det första har nätverket inget standardspråk att ställa en fråga om cqualizer kranar. Sccand, telefonen har svaret i tid-domänstrukturen av dess equalizer kranar, men kan inte komma åt denna information. Den har ingen beräkningsmässig beskrivning av sin egen struktur. Därför vet den inte "vad den vet". Standardiseringsorgan har gradvis gjort sådana interna data tillgängliga för nätverk genom specifika luftgränssnitt, vilket teknikens behov kräver. Denna arbetsintensiva process kräver ycars för att åstadkomma. Radio Knowledge Represcentation Language (RCRL), å andra sidan, ger en standard languagc inom vilken sådana oförutsedda datautbyten kan definieras dynamiskt. Varför kan det uppstå behov av sådana oförutsebara utbyten? Avlusning av nya programradio nedladdningar kan kräva tillgång till interna mjukvaruparametrar. Skapa personliga tjänster som skiljer en tjänsteleverantör från en annan kan förbättras om leverantören inte behöver exponera nya idéer för konkurrensen i standardiseringsprocessen. Och tiden att använda dessa personliga tjänster kan minskas. Kognitiv radio, genom RCRL, vet att den naturliga lan- guage fras equalizer kranar hänvisar till specifika parametrar för en avlyssnad delay-line struktur. Denna struktur kan implementeras i en applikationsspecifik integrerad krets (ASIC), en fältprogrammerbar grindmatris (FPGA) eller en algoritm i en programvaruradio. Eftersom en kognitiv radio har en modell av sin egen interna struktur, kan den kontrollera modellen för att ta reda på hur equalizer har genomförts. Den kan då hämta thc-registervärden från ASIC (t.ex. med hjälp av en JTAG-port) eller hitta kranarna på rätt minnesplats för dess programimplementering. En radio som känner till sin egen interna struktur i denna grad behöver inte vänta på ett konsortium, forum eller standardiseringsorgan för att definiera en nivå H33492.x7 radio som en som kan komma åt dess equalizcr kranar. Nätverket kan utgöra en sådan oförutsedd fråga i (en standard) RKRL, och vilken RKRL-kompatibel radio som helst kan svara på den. För att möjliggöra ett sådant scenario har kognitiv radio en RKRL-modell av sig själv som inkluderar equalizerns struktur och funktion, som illustreras i bild. 1................................................................ I detta exempel består radiohårdvaran av antennen, radiofrekvensen (RF) konverteringsmodulen, modemet och de andra modulerna som visas i hårdvaran delen av figuren. Basbandsprocessorn innehåller ett basband modem och en back-end kontrollprotokoll stack. Dessutom innehåller denna processor en kognitionscngine och en uppsättning beräkningsmodeller. Modellerna består av RKRL-ramar som beskriver själva radion, inklusive equalizern, inom ramen för en omfattande ontologi, även skriven i RKRL. Med hjälp av denna ontologi kan radion spåra användarens miljö över tid och rum. Kognitiv radio matchar alltså sina interna modeller till cxternal observationer för att förstå vad det innebär att pendla till och från arbetet, ta en affärsresa till Europa, åka på semester och så vidare. Tydligt, betydande minne, beräkningsresurser, och kommunikationsbandbredd behövs för kognitiv radio, så denna teknik kanske inte kan användas för somc tid. Dessutom, en collcction av cognitivc radioapparater kanske inte kräver mänsklig intervention för att utveckla sina egna protokoll. Inledningsvis kommer det att krävas insatser för att sådana radionät skall förbli stabila (eller att vi vet vem vi skall skylla på om så inte är fallet). Nätverk av sådana radioapparater är komplexa adaptiva system [ 2 ], vars studie är en cmerging disciplin som handlar om nonlincar beteende av stora samlingar av adaptiva enheter som har komplexa interaktioner. Även om det finns många tekniska utmaningar motiverar möjligheterna till förbättrad personlig service utvecklingen av kognitiv radio. Denna artikel, thcrcfore, beskriver de viktigaste tekniska idéerna bakom kognitiv radio, RKRL, och relaterad forskning vid Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Sverige. De tjänster förbättringar till hc som möjliggörs av kognitiv radio motiveras av en del användningsfall [3] som kräver att radion har en avancerad degrec av "undcrstand" av ämnen som illustreras i Bild. 2............................................................... Nästa generations personkommunikationssystem (PCS) kommer att veta var telefoner och trådlösa personliga digitala assistenter (PDA) befinner sig inom 125 m för rapportering av nödlägen. Lokalitetsmedveten forskning [4] skapar teknik för lokaliseringsmedvetna tjänster, t.ex. flcxihlc-katalogtjänster [SI]. Kognitiv radio ger lokal avkänning av vanliga objekt, händelser och lokal R F contcxt. Således, till exempel, en kognitiv radio kan dra slutsatsen thc radio-rcated implikationer av en begäran om en taxi till en viss adress. Den kan sedan berätta för nätverket att den planerar att flytta från sin nuvarande plats till "Grev Turgatan 16". Nätverket vet då att denna uscr (med hög sannolikhet) kommer att flytta över tre cellplatser till en fjärde inom nästa tcn minutcs. Om denna uscr är på väg mot en konfcrence center utrustad med en lokal mobiltelefon jammer, är det osannolikt att erbjuda den vanliga lasten till thc nätverket aktercr taxituren. Sådana utbyten skulle kunna minska osäkerheten om den last som erbjuds till ett bygg- och anläggningsarbete, vilket skulle kunna öka effektiviteten i användningen av radioresurser. Programradior som för närvarande är tänkta kan inte ha en sådan intelligent konversation med ett nätverk eftersom de inte har någon modellbaserad resonemangs- eller planeringsförmåga och inget språk att uttrycka dessa saker på. För provplc kan en mjukvaruradio från USA ha tillgång till RF, minne och bearbetningsresurser för drift i Sverige. Om det saknar kompatibilitet med release lcvcl G av värdtjänstleverantören, kommer det inte att fungera. En programvara radio kan inte "diskussar" sin interna struktur med nätverket att discovcr att det kan han konfigureras att acceptera en nedladdning av den nödvändiga programvara personlighet. Kognitiv radio använder dock en rik uppsättning interna modeller som är användbara för ett brett spektrum av sådana dialoger. Dessutom, rymd-timc modeller av användare, nätverk, radio resurser och tjänster personalizc och förbättra konsumentens upplevelse. Analysen av sådana usc fall gav en stor uppsättning modeller, konceptuella primitiver, och resonemang schema nödvändigt för kognitiv radio. Vilka datorspråk bör användas för att uttrycka saker och ting? Förutom naturligt språk är flera datorbaserade språk relevanta för att uttrycka radiokunskaper (tabell 1). T h c International Telecommunication Union (ITU), till exempel, antog thc Spccification and Description Language (SDL) i sina 2.100 rekommendationer. SDL uttrycker lätt radiostatsmaskiner, meddelande sequencc diagram och relaterade data ordböcker. Europeiska institutet för telekommunikationsstandarder (ETSI) antog nyligen SDL som ett normativt uttryck för radioprotokoll, så att SDL-modellering av radio fortsätter att expandera. SDL saknar emellertid primitiver för allmän ontologisk kunskap som exempelvis behövs för att resonera om en resplan. Den Unified Modcling Languagc (UML) var ett resultat av enandet av olika objektorienterade analyser, modcling, design och dclivcry metoder. Detta språk uttrycker enkelt programvaruobjekt, inklusive bifogade förfaranden (metoder), användningsfall och paketering av programvara för leverans. I princip, det kan han använda för att modellera sunt förnuft kunskap, inklusive 14 Auktoriserad licensierad användning begränsad till: KONGQING UNIVERSITET. Laddade ner den 8 april 2009 kl. 21:50 från IEEE Xplore. Begränsningar gäller.  T h e ontologi pcrformative skulle kunna åberopa en befintlig ontologi eller uttrycka det lokala sammanhanget, som i detta fall. Det skulle normalt bc fmfaulted unlcss det ändrades. De andra förklaringarna är självklara, vilket är en av KQML:s starka sidor. Liksom IDL är dock KQML ett gränssnittsspråk. Även om, för cxample, man kan cxpress regler från en knowledac bas usine KOML. Man måste jag - tianslat dessa regler i en konvencent inre form (c.g., LISP eller PROLOG) i ordei till usc thcm. Dessutom thc uttryck av gencral ypatial knowlcdge, såsom den tredimensionella strukturen av adjaccnt stad kvarter, IS bettcr uttryckt i strukturerade matriser än i KQML. KQML kan användas för att skicka ändringar planer, utrymme, tid, relationer, människor - nästan vad som helst. I praktiken har det en stark prcsknce i programvarudesign och utveckling, men är svag i thc modcling av hardwarc enheter. Dessutom, även om U M L kan providc ii design ram för radioutbredning modellering, mål languagcs är sannolikt att vara C eller FORTRAN för beräkningseffektivitet för att spåra tiotusentals strålar av radiovågor. De där. Common Object Requcst Broker Architecturc (CORBA) definierar en Intcrfacc Definition Languagc (IDL) som en implementation-oberoende syntax för att beskriva objektinkapslingar. Utöver de 700 företag som ingår i Object Management Group (OMG) används IDL av Forum Software-Definited Radio (SDR) [I21 för att representera gränssnitt mellan SDR:s interna komponcnt. Eftersom detta språk är speciellt fmsignerad till dcclare incapsulations, det saknar beräkningskraft gencral språk som C eller Java. IDL utmärker sig på arkitekturc integration (t.ex. gränssnittet till en cqualizer ASIC), men inte på att uttrycka funktioner och bidrag av en komponent (t.ex. cnhancement av bit felfrekvens, BER, vid låg SNR). De hardwarc beskrivningsspråk (HDLs), främst Verilog HDL och VHDL, rcadily uttrycka den inre strukturc ASICs och personligheter FPGAs. Howcver, kognitiv radio inte nccd Lelevcl av detaljer prcsknt i de flesta HD L datamängder. Dessutom behöver det veta funktioner och coiitributions r--till sådana matriser, dock. Thc kunskapsutbyte format (KIF) ger en axiomatic ram för allmän knowlcdgc inklusive uppsättningar, rclations, time-depcndent storheter, enheter, simplc geometri, och andra domän-indcpendent conccpts. Dess huvudsakliga bidrag är stark axiomatisering. Den har en LISP-liknande struktur och, som IDL och KQML, är inte specifikt fmsignerad för internt bruk, som C eller Java. Slutligen, de flesta radiokunskaper är reprcscnted i naturligt språk. Den saknar precision, men på något sätt har ultimatc uttryckskraft, särskilt om man inkluderar grafik och multimedia i naturligt språk. Naturligt språk lider av tvetydigheter och komplexitet som för närvarande begränsar dess användning som ett formellt språk. RKRL v. 0.1 skapades för att fylla tomrum i thc uttryckskraft dator languagcs medan genomdriva en modicum av struktur på usc naturliga languagc. Chess Game RCRL ska representera domänen för informationsskruvor som använder programvaruradior för mobil anslutning. Eftersom en programvaruradio har ett val av RF-band, luftgränssnitt, dataprotokoll, och priser som ska betalas, i konkurrens med andra uscrs, så att den kan göra kompromisser, skapa planer, och omprogrammera sig själv. Även om det dokumentationspaket som är förknippat med H D L kan ge en del av denna insikt, är informationen inte i en beräkningsbart tillgänglig form. T h e Knowlcdgc Query and Manipulation Languagc (KQML), å andra sidan, var uttryckligen utformad för att underlätta utbyte av sådan knowlcdge. Baserat på performativa som tell och be, KQML uttrycker snabbt dialogrutan om equalizer kranar och multipath genom att införa en fcw nya taggar. KQML planerar att ta en taxi från informationskiosken till Grcv Turgatan 16 använder tell performativet för att berätta för thc nätverket om planen, som visas i Bild. 3............................................................... I detta exempel varnar radion också nätverket för att dess användare skriver en del e-post och därför kommer att behöva antingen en Digital European Cordless Fig. 4........................................... T h e mcso-world o f RKKL 0,1 coiisister av de 41 mikrovärldarna sunitnarizcd i bild. 5................................................................ F a c h är strukturerad enligt t o formella modeller, och beskrivs i ii kiiowlcdgc hask. Coinpctcnce kommer från thc mönster matchning och plan generation kapahilities 0 1 en kognitionscykel, mcdiatccl av rclatctl infcrcncc cngincs. RKRL inkluderar syntax och ontologiskt resonemang enligt följande. RKRI, är ett paralIcl fromc språk. hkh RKHL statcmcnt är en framsida: Iratnc cxprcsscs ii rclationship bctwccn handlc aiid kropp, i en given contcxt. Delen <modul> definierar det exakta rclationship arvegodset cxpresscd. Mandlcs bör han tänka på som iianics för saker. Om en sak innehåller andra saker, kan jag)c betraktas som ett objekt. I1 inte, det är en terminal konstant. I'ranics arch iiiterprctcd i n p;irillcl, l i k e c clls in a sprcadshcct. För cxarnplc, följande RCRL uttalande säger att Sydamerika är en del av den globala planc i den fysiska världen inodcl av thc iiiivcrsc av RCRL 0,1. Ytterligare fiamcs hävdar Europa en n d resten in i den globala planc. Siicc den globala planc är en del av univcrsc, den kan bc tanke av 21s en <l>ody>, <context> I. attribut universum, med ett värde som är en uppsättning regioner av worltl. Ilowcver, det kan också bc tänka på en s bara en lista över iianics av coontrics. "Dessa semantik (ohjcct, lista, etc.) ............................................................................................................................... Instcad, thc s e m a n t i c s är explicit tlectlarcd och codctl i RKKL med hjälp av formella beräkningsmodcls (l'able 2). För cxaniplc, ordet contirins är en vcrh från naturliga Ianguagc, uscd på ett uppenbart sätt. Men innehåller också en Cormal modell dcl'ined i thc modellens mikro-värld med hjälp av statcmcnts i tabell 3. Kont;iins, modclen, definieras i termer av en <domän> (mikrovärlden av uppsättningar), en <range>, en <test> för mcmbcrship och en <process> för att hitta inenibcrs i ett lokalt sammanhang. Den l i n t framc säger att Innehåller har en < process> callcd SctAccumulatc. Den fjärde raden säger att Innehåller är klcfincd över uppsättningar (som är en komplett micro-värld). l h c poster i <brackets> båge definieras i n thc mct;i mikro-värld. Den <test> process består av : I bit av Excel Visual Basic för tillämpningar (VBA) makrospråk som kommer att tcst ii framc med en standardbindning (modulVar är bunden till modelldelen av thc framc). Thcsc sträng modeller berättar RKRI, tolk (cmhryonic vid prcsknt) tiow att använda bitar av torsk för att konstruera program som crc;itc och nianipiilatc ot?jccls, utföra inodcl-IJWXI resonemang, och othcrwisc kontrollera tlic programvara radioplattform. Att bifoga en befintlig VUA makro till m enhet, en - information. Att tolka en KKRI, statciiiit inklutlcs intcrpreting att statcmcnt i tcrins av RKRI, radio o n t o logy aiid kunskapsbas. Således, ord, inklusive KQMI, taggar, har en mcaniig som fixeras i ett givet sammanhang (även om ett enda ord kan liavc diffcrnt betydelser i olika contcxts). RKRL omfattar således de formella modcls, knowledge hask, inlercncc ciiginc, multiple syntaxes och en radio ontology. Cxprcssion av syntax i RKRI, tillåter en att embccid knowlcdgc från externa rcprcsentatioos (espccially SDL och UML). RKKL kan nu hc fcscrihcd syntaktiskt. Instcad av attcmptiig till replac SDL, UML, IDI, o r KQML, l1KRL integiatcs dem genom modellbaserad rece
Integreringen av trådlösa transceivrar är ett stort forskningsområde på grund av lanseringen av programvarudefinierad radio (SDR) och kognitiv radio (CR) REF-lösningar.
Cognitive radio: making software radios more personal
{'venue': 'IEEE Personal Commun.', 'journal': 'IEEE Personal Commun.', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}