超寬帶認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)

圖3 馬爾科夫決策過程、矩陣博弈及隨機(jī)博弈

3.2 分布式的傳輸功率分配

認(rèn)知無線電環(huán)境下的功率分配問題可以描述為：一個(gè)多用戶的認(rèn)知無線電環(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(jī)的行為的情況下，使每一個(gè)收發(fā)機(jī)的性能達(dá)到最優(yōu)化。這種分布式的傳輸功率控制問題的解是局部性的，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)化問題的解與應(yīng)用信息論中的灌水(Water Filling)方案得到傳輸功率分配的過程是一致的。文獻(xiàn)[11]提出了一種應(yīng)用于多用戶環(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(shè)環(huán)境中有 i=1,2,…,n個(gè)發(fā)射機(jī)以及與之相對應(yīng)的j=1,2,…,n個(gè)接收機(jī)，那么可以把這個(gè)多用戶無線電環(huán)境看作一個(gè)非合作博弈，并假設(shè)環(huán)境中共存著充足的頻譜空洞來滿足目標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率。

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

一個(gè)由分布式超寬帶認(rèn)知無線電節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)無線環(huán)境而動態(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(jié)點(diǎn)間的相互合作行為。具體到超寬帶認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)，由于UWB信號的最大功率不能影響到窄帶系統(tǒng)，因此多跳合作中繼方案比單跳長距離傳輸更具優(yōu)勢，當(dāng)然，這會增加傳輸延遲和設(shè)備的復(fù)雜程度。

一段時(shí)間以來，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)行了分布式移動節(jié)點(diǎn)間的合作分集(Cooperation or Cooperative Diversity)研究。近來，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(jié)點(diǎn)互相合作而提高傳輸效率。

當(dāng)前的合作中繼傳輸方面的研究大多假設(shè)參與合作的節(jié)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(yīng)用到分布式的UWB通信中。為解決這一問題，文獻(xiàn)[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(jié)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題。

5 結(jié)論

本文從超寬帶認(rèn)知無線電適配信號的產(chǎn)生、功率傳輸控制和分布式節(jié)點(diǎn)間的合作三個(gè)方面，對當(dāng)前該技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。由此可以看到，認(rèn)知無線電技術(shù)和UWB技術(shù)相互依托，互為補(bǔ)充，它們的結(jié)合將對未來的無線電研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，推動智能無線電走向?qū)嵱没?/p>