超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電的關(guān)鍵技術(shù)介紹

圖3 馬爾科夫決策過(guò)程、矩陣博弈及隨機博弈

3.2 分布式的傳輸功率分配

認知無(wú)線(xiàn)電環(huán)境下的功率分配問(wèn)題可以描述為：一個(gè)多用戶(hù)的認知無(wú)線(xiàn)電環(huán)境可以看作是一局非合作的博弈，如何在不違反干擾溫度限制的條件下，在不用考慮其余的收發(fā)機的行為的情況下，使每一個(gè)收發(fā)機的性能達到最優(yōu)化。這種分布式的傳輸功率控制問(wèn)題的解是局部性的，然
而盡管這個(gè)解是次優(yōu)化的，它依然有重要意義。

此處的優(yōu)化問(wèn)題的解與應用信息論中的灌水(Water Filling)方案得到傳輸功率分配的過(guò)程是一致的。文獻[11]提出了一種應用于多用戶(hù)環(huán)境中進(jìn)行傳輸功率分配的兩層迭代循環(huán)灌水算法。假設環(huán)境中有 i=1,2,…,n個(gè)發(fā)射機以及與之相對應的j=1,2,…,n個(gè)接收機，那么可以把這個(gè)多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)電環(huán)境看作一個(gè)非合作博弈，并假設環(huán)境中共存著(zhù)充足的頻譜空洞來(lái)滿(mǎn)足目標數據傳輸速率。

4 CR-UWB網(wǎng)絡(luò )中分布式節點(diǎn)間的合作

一個(gè)由分布式超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電節點(diǎn)構成的網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)能夠根據實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)環(huán)境而動(dòng)態(tài)地對自己進(jìn)行重新配置。在這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，影響網(wǎng)絡(luò )整體性能的一個(gè)關(guān)鍵因素便是節點(diǎn)間的相互合作行為。具體到超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò )，由于UWB信號的最大功率不能影響到窄帶系統，因此多跳合作中繼方案比單跳長(cháng)距離傳輸更具優(yōu)勢，當然，這會(huì )增加傳輸延遲和設備的復雜程度。

一段時(shí)間以來(lái)，在多入多出(MIMO)技術(shù)備受關(guān)注的同時(shí)，學(xué)術(shù)界也進(jìn)行了分布式移動(dòng)節點(diǎn)間的合作分集(Cooperation or Cooperative Diversity)研究。近來(lái)，又有研究提出了采用空時(shí)碼的虛擬MIMO方案，該方案能夠使分布節點(diǎn)互相合作而提高傳輸效率。

當前的合作中繼傳輸方面的研究大多假設參與合作的節點(diǎn)之間是完全同步的，這就阻礙了采用空時(shí)碼的虛擬MIMO方案應用到分布式的UWB通信中。為解決這一問(wèn)題，文獻[18]介紹了一個(gè)采用時(shí)頻碼(Space-Frequency Block Coding)的虛擬MIMO方案。在該方案中，各分布節點(diǎn)之間的合作中繼方案中采用的是時(shí)頻碼而不是時(shí)空碼，這樣就可以克服中繼延遲同步的問(wèn)題。

5 結論

本文從超寬帶認知無(wú)線(xiàn)電適配信號的產(chǎn)生、功率傳輸控制和分布式節點(diǎn)間的合作三個(gè)方面，對當前該技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細的介紹和分析。由此可以看到，認知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)和UWB技術(shù)相互依托，互為補充，它們的結合將對未來(lái)的無(wú)線(xiàn)電研究產(chǎn)生深遠影響，推動(dòng)智能無(wú)線(xiàn)電走向實(shí)用化。