武雪婷

【摘要】 目前，寬帶無線業(yè)務(wù)正在不斷增多，其中，影響無線通信發(fā)展的一大問題就是頻譜資源非常稀少。但是，在某段頻譜資源上具有很多的業(yè)務(wù)，而其他頻段的使用效率卻比較低。因此，我們就提出了認(rèn)知無線電技術(shù)，進(jìn)一步改善了無線環(huán)境，使頻譜資源提高了利用率。

【關(guān)鍵詞】 認(rèn)知無線電 機(jī)會頻譜 接入技術(shù)

認(rèn)知無線電系統(tǒng)具有很多特性，具有靈活性、可重配置性等特點(diǎn)。我們可以通過改變工作的參數(shù)達(dá)到適應(yīng)無線環(huán)境的目的，從而提高頻譜的使用效率。

一、基于認(rèn)知無線電的接入控制

當(dāng)前，我國對于認(rèn)知無線電系統(tǒng)的研究越來越多。無線通信系統(tǒng)的接入方式主要有兩種：一種是Overlay sharing，另外一種是Underlay sharing。第一種主要由一個(gè)無線通信系統(tǒng)用戶占有一個(gè)單獨(dú)的頻譜。同時(shí)它排斥其他的頻率，排他性比較強(qiáng)烈，比如我們之前使用的FDMA系統(tǒng)。如果認(rèn)知系統(tǒng)要使用這一種模式，當(dāng)用戶沒有使用某個(gè)頻譜的時(shí)候才能接入。而后一種模式主要使用的是擴(kuò)頻通信技術(shù)，把認(rèn)知系統(tǒng)中用戶的頻譜進(jìn)一步拓寬，比如UWB、CMA系統(tǒng)等等。

但是不管使用什么樣的方式，認(rèn)知無線電環(huán)境中，可以使用的資源總是在不斷改變的，只能使用主系統(tǒng)用戶之前沒有使用過的頻帶資源。在資源不斷變化的情況下，怎樣才能使用戶的QoS可以高效接入，使認(rèn)知用戶在接入的過程之中不會發(fā)生沖突，這是需要重點(diǎn)解決的問題，需要制定一定的規(guī)則和禮儀，這樣才能使系統(tǒng)得到調(diào)節(jié)，不發(fā)生沖突。

認(rèn)知無線電系統(tǒng)是不具備通信頻譜資源的優(yōu)先使用權(quán)的，因此，它對主用戶可以起到保護(hù)作用，因此在接入的時(shí)候也要考慮到以前的一些問題。接入技術(shù)的種類是非常多的，而根據(jù)無線電系統(tǒng)的特征，我們主要講述的是以上這兩種，即Overlay sharing和Underlay sharing，這是兩種比較主要的認(rèn)知系統(tǒng)接入方式。

二、基于次用戶學(xué)習(xí)的機(jī)會頻譜接入方法研究

無線設(shè)備正在大范圍增加。所以，無線頻譜就會造成擁堵的現(xiàn)象。頻譜機(jī)會不斷增加，而可用的頻譜太少，兩者正好是相反的。根據(jù)真實(shí)的測量可知：在一定的時(shí)間，一定的地點(diǎn)，很多的授權(quán)頻譜都是閑置的。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)使頻譜的使用率大大提高，將一些空閑的頻譜機(jī)會得到了利用。在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)頻譜管理辦法之中，機(jī)會頻譜的接入是一種常見的方法。機(jī)會頻譜接入的基本思想主要為：如果次用戶沒有對主用戶產(chǎn)生干擾作用，次用戶則可以辨別機(jī)會頻譜，并將其使用到系統(tǒng)之中。

大部分機(jī)會頻譜在接入策略假定的網(wǎng)絡(luò)之中。在多信道的條件下，每個(gè)次用戶的主要問題就是應(yīng)該感知哪一個(gè)信道。當(dāng)時(shí)隙開始之前，每一個(gè)次用戶就要開始感知，得到一個(gè)空閑信道，次用戶極有可能在這一信道上面進(jìn)行傳輸。我們在時(shí)隙開始之前的感知決定，次用戶在這一段多出來的時(shí)間中尋找空閑的信道。但是，如果主用戶傳輸?shù)臅r(shí)候不分時(shí)隙，不管什么時(shí)候，信道則在空閑與忙綠的時(shí)候不斷變化。所以，次用戶很有可能會與主用戶產(chǎn)生沖突，或者，雖然在感知時(shí)間段有準(zhǔn)確的感知，但是，次用戶則沒有了傳輸?shù)臋C(jī)會。次用戶在感知的情況下確定是不是要進(jìn)行傳輸。

本文的研究中，如果在沒有分時(shí)隙的主用戶網(wǎng)絡(luò)之中，次用戶可以采用學(xué)習(xí)的機(jī)會頻譜接入方法，使傳輸機(jī)會的數(shù)量不斷增加。這一學(xué)習(xí)方法使次用戶間的交互作用得到深層次研究，對于感知的信道也更為確切。每一個(gè)次用戶對用戶碰撞的部分頻譜的分配圖進(jìn)行考慮。每一次的用戶根據(jù)碰撞的信息在后面的時(shí)隙中就能感知更為準(zhǔn)確的信道。

對于一個(gè)沒有分時(shí)隙的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)來講，基于次用戶學(xué)習(xí)的頻譜接入方法研究是比較重要的。這一方法使次用戶的吞吐量可以達(dá)到最大化。但是目前的學(xué)習(xí)方法計(jì)算量還比較少。因?yàn)榇斡脩舨粫粨Q頻譜的分配圖。因此，次用戶與次用戶之間是不能進(jìn)行通信的。對于性能來說，基于學(xué)習(xí)的方法接近次用戶間無通信的協(xié)作方法和最佳方法。

由于頻譜非常缺少，認(rèn)知無線電技術(shù)就被認(rèn)為是解決這一問題的最佳技術(shù)，目前在國內(nèi)外都是研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在認(rèn)知無線電的條件下，我們不需要向從前一樣對頻譜資源進(jìn)行劃分，而是根據(jù)主用戶的變化來利用頻譜資源，這是一種動態(tài)的特點(diǎn)，因此對MAC也提出了更高的要求，而我們研究基于認(rèn)知無線電的機(jī)會頻譜接入技術(shù)也有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陸大. 隨機(jī)過程及其應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社，1986，117-191.

[2] W.Tuttlebee. Software Defined Radio： Origins， Drivers and InternationalPerspectives. New York：Wiley，2002.

[3] Federal Communications Commission.No.02-135.Spectrum Policy TaskForce.2002.