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超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電的關(guān)鍵技術(shù)介紹
作者：
時(shí)間：2012-08-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2.3 基于MB-OFDM的適配信號
正交頻分復用(OFDM)是一種能夠有效地在嚴重的多徑衰落信道中進(jìn)行高速數據傳輸的技術(shù)。它可以有效地克服多徑帶來(lái)的符號間干擾(ISI)；通過(guò)各個(gè)子載波的聯(lián)合編碼，OFDM具有很強的抗衰能力。因為具備這些優(yōu)點(diǎn)，基于多頻帶正交頻分復用(MB-OFDM)的UWB系統在 IEEE802.15.3a中和IR-UWB系統一樣都被提案為候選標準。同時(shí)MB-OFDM技術(shù)能夠檢測第一用戶(hù)和比較容易地對頻譜進(jìn)行整形從而降低對第一用戶(hù)的干擾，因此，它也是實(shí)現超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電的一項重要技術(shù)。
由于MB-OFDM系統在頻域里產(chǎn)生傳輸信號，因此它能夠通過(guò)關(guān)閉通道的方式來(lái)整形傳輸頻譜。該系統在頻域中產(chǎn)生凹槽(Notch)的一個(gè)著(zhù)名方法就是把與受害者頻帶(Victim Band)，比如無(wú)線(xiàn)電天文頻段，重疊的幾個(gè)子通道關(guān)閉掉，被關(guān)閉的子通道稱(chēng)作零通道(Zero Tone)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是接收機不需要預先知曉被關(guān)閉子通道的信息，因而實(shí)現起來(lái)很簡(jiǎn)單。
文獻提出了一種新的方案，這種方案只需關(guān)閉少量的子通道，然后在關(guān)閉掉的子通道兩側插入(Active Interference Cancellation, AIC)子通道產(chǎn)生更深的凹槽。但是這種技術(shù)增大了功率譜密度波紋(Ripple)抖動(dòng),并且接收機需要提前知道AIC子通道的位置，實(shí)現起來(lái)比較復雜。但是，它使損失的帶寬大大降低，從而使頻譜效率最大化。
加深凹槽的另外一種技術(shù)就是在傳輸段將經(jīng)過(guò)IFFT變換的信號通過(guò)一個(gè)窗口濾波器。這種方法中，除關(guān)閉幾個(gè)子通道外，窗口濾波器將進(jìn)一步加深頻譜衰減。
3 超寬帶認知網(wǎng)絡(luò )的傳輸功率控制
傳統的無(wú)線(xiàn)通信是圍繞基站進(jìn)行的，基站根據覆蓋范圍和接收機接收性能的要求控制發(fā)射功率水平；而認知無(wú)線(xiàn)電通信則是以一種分散的方式進(jìn)行的。這樣有利于擴展應用范圍，因此超寬帶認知網(wǎng)絡(luò )必須找到新的傳輸功率控制方案。
當前提出的解決方案就是在多用戶(hù)接入認知無(wú)線(xiàn)電信道的時(shí)候建立合作機制，它包括以下兩個(gè)方面：
(1) 合作的協(xié)議。這些協(xié)議好比交通中的信號燈、速度限制、交通指示等。這些協(xié)議對于維護節點(diǎn)自身的安全和網(wǎng)絡(luò )的整體利益是必需的。
(2) ad hoc網(wǎng)絡(luò )。這些網(wǎng)絡(luò )中沒(méi)有固定的結構用于節點(diǎn)間的互相通信。
3.1 博弈論在CR-UWB中的應用
博弈論是研究具有對抗或競爭性質(zhì)現象的數字理論和方法，它是現代數學(xué)的一個(gè)新分支。在博弈論研究的對抗模型中，參與對抗的各方稱(chēng)為局中人 (Player)，每個(gè)局中人均有一組策略(Strategies)或行為(Actions)可供選擇。當局中人分別采取不同策略時(shí)，對應一個(gè)得失值函數 (Payoff Function)。
顯然，可以把認知無(wú)線(xiàn)電環(huán)境中的傳輸功率控制視為一個(gè)博弈論的問(wèn)題。在合作的情況下，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間 傳輸功率控制問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為一個(gè)優(yōu)化控制論問(wèn)題：當所有局中人的單值函數達到最優(yōu)化的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò )性能也就達到了最優(yōu)化。
在處理一個(gè)多節點(diǎn)的非合作博弈論問(wèn)題之前，首先要明確三個(gè)基本事實(shí)，即狀態(tài)空間要包括所有的單獨局中人的狀態(tài)、確定狀態(tài)轉移是局中人采取的聯(lián)合行動(dòng)的函數，以及每個(gè)局中人的得失也依賴(lài)于聯(lián)合行動(dòng)。這樣，可以采用隨機博弈(Sticgastuc Game)的理論，來(lái)描述認知網(wǎng)絡(luò )中的多節點(diǎn)功率控制問(wèn)題。
此外，隨機博弈是兩種類(lèi)型決策過(guò)程的交集，即馬爾科夫決策過(guò)程(Markov Decision Process)和矩陣博弈(Matrix Game)，如圖3所示。一個(gè)馬爾科夫決策過(guò)程是隨機博弈的一種特殊情況；而一個(gè)矩陣博弈是只有一種狀態(tài)的隨機博弈。
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