基于認知無(wú)線(xiàn)電的高效頻譜利用技術(shù)介紹

3。3 頻譜共享
目前普遍認為適用于CR的調制策略是正交頻分復用技術(shù)（OFDM）。這是因為OFDM的靈活性和計算上的有效性。很明顯，隨著(zhù)時(shí)間的變化，可用頻譜孔來(lái)來(lái)去去，OFDM不斷調整其載頻，如圖2所示。

圖2 動(dòng)態(tài)頻譜共享過(guò)程

圖2描述了在四載頻情形下，頻譜共享策略在T1，T2，T3(T1T2T3)時(shí)刻根據可用頻譜孔的情況分配信道帶寬。頻譜共享的結果是使CR在特定地域內，在可用頻譜孔隨時(shí)間改變的情況下依然能進(jìn)行。
從圖可看出，頻譜共享的過(guò)程實(shí)際上包含有頻譜移動(dòng)性這一個(gè)概念。CR的目的是使終端設備能夠動(dòng)態(tài)地使用頻譜，才能使“獲取最好的可用信道”這個(gè)通信概念變得有意義。目前頻譜共享技術(shù)解決方案可以從結構、頻譜分配行為及頻譜接入技術(shù)3個(gè)方面進(jìn)行歸納，如圖3所示。

圖3 頻譜共享技術(shù)的分類(lèi)

基于結構的頻譜共享技術(shù)可分為集中式頻譜共享和分布式頻譜共享。前者解決方案主要是集中單元控制頻譜分配和接入過(guò)程。網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)分布式節點(diǎn)都把自己探測感知的頻譜信息匯集到集中控制單元，由它繪制出頻譜分配映射圖。后者解決方案主要應用在不能構建集中式結構的場(chǎng)合。相應地，在這種情況下，每個(gè)分布式節點(diǎn)都參與頻譜分配。基于頻譜分配行為的共享技術(shù)，可以分為合作式頻譜共享和非合作式頻譜共享。合作式頻譜共享解決方案考慮到節點(diǎn)的行為會(huì )影響到其他的節點(diǎn)。也就是說(shuō)，每個(gè)節點(diǎn)的感知所得都會(huì )與其他節點(diǎn)分享，而且，頻譜分配算法也會(huì )考慮到這些信息。集中式解決方案可以看作是合作式的，同時(shí)也存在著(zhù)分布式的合作方案。非合作式頻譜共享與合作式方案不同，非合作式方案僅考慮自己節點(diǎn)的行為，因而這種方案也被稱(chēng)作是“自私”的。非合作式方案可能會(huì )導致頻譜利用率的降低，但在實(shí)際應用中，它對其他節點(diǎn)的通信要求最低。基于接入技術(shù)的頻譜共享分為Overlay頻譜共享和Underlay頻譜共享。Overlay頻譜共享具體來(lái)講就是一個(gè)認知節點(diǎn)利用未被使用的一段頻譜接入網(wǎng)絡(luò )，這種情況下對第一用戶(hù)造成的干擾最小。Underlay頻譜共享利用蜂窩網(wǎng)絡(luò )的頻譜擴展技術(shù)，一旦獲得了頻譜分配射影圖，認知節點(diǎn)便開(kāi)始傳輸。在這段頻譜上，第一用戶(hù)把認知節點(diǎn)的傳輸當成噪聲來(lái)處理。因而，這種方案需要復雜的頻譜擴展技術(shù)。與Overlay頻譜共享方案相比，Underlay頻譜共享可以利用更寬的寬帶。對CR網(wǎng)絡(luò )中頻譜接入的理論研究揭示了在設計頻譜接入協(xié)議時(shí)候要考慮的權衡問(wèn)題。比如，合作式方案的優(yōu)勢在于它能夠提高頻譜利用率和公平性，然而，如果考慮到諸如用戶(hù)之間頻繁的信息交換這些成本開(kāi)銷(xiāo)的話(huà)，它的優(yōu)勢就不是很明顯了；又比如，Overlay技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)是頻譜孔，Underlay技術(shù)必須要結合動(dòng)態(tài)擴展技術(shù)才能避免對第一用戶(hù)造成干擾，如果考慮到系統的復雜性和性能之間的均衡，混合技術(shù)應當優(yōu)先考慮。

4 結束語(yǔ)
傳統的無(wú)線(xiàn)通信系統中，頻譜的分配是固定的。由于通信過(guò)程的突發(fā)性，這些頻譜的利用率很低。另一方面，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信和多媒體的高速發(fā)展和廣泛應用，無(wú)線(xiàn)頻譜資源日趨緊張，如何提高頻譜利用率成為迫切需要解決的問(wèn)題[6]。CR技術(shù)能在基于通信質(zhì)量的基礎上實(shí)現不同頻率的自動(dòng)傳輸，提高頻譜利用率，還可以用它推出低價(jià)格的4G服務(wù)。