超寬帶認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)介紹
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2.3 基于MB-OFDM的適配信號
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種能夠有效地在嚴(yán)重的多徑衰落信道中進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/技術(shù)">技術(shù)。它可以有效地克服多徑帶來的符號間干擾(ISI)；通過各個子載波的聯(lián)合編碼，OFDM具有很強(qiáng)的抗衰能力。因?yàn)榫邆溥@些優(yōu)點(diǎn)，基于多頻帶正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)的UWB系統(tǒng)在 IEEE802.15.3a中和IR-UWB系統(tǒng)一樣都被提案為候選標(biāo)準(zhǔn)。同時MB-OFDM技術(shù)能夠檢測第一用戶和比較容易地對頻譜進(jìn)行整形從而降低對第一用戶的干擾，因此，它也是實(shí)現(xiàn)超寬帶認(rèn)知無線電的一項(xiàng)重要技術(shù)。
由于MB-OFDM系統(tǒng)在頻域里產(chǎn)生傳輸信號，因此它能夠通過關(guān)閉通道的方式來整形傳輸頻譜。該系統(tǒng)在頻域中產(chǎn)生凹槽(Notch)的一個著名方法就是把與受害者頻帶(Victim Band)，比如無線電天文頻段，重疊的幾個子通道關(guān)閉掉，被關(guān)閉的子通道稱作零通道(Zero Tone)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是接收機(jī)不需要預(yù)先知曉被關(guān)閉子通道的信息，因而實(shí)現(xiàn)起來很簡單。
文獻(xiàn)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(cè)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,并且接收機(jī)需要提前知道AIC子通道的位置，實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)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IFFT變換的信號通過一個窗口濾波器。這種方法中，除關(guān)閉幾個子通道外，窗口濾波器將進(jìn)一步加深頻譜衰減。
3 超寬帶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的傳輸功率控制
傳統(tǒng)的無線通信是圍繞基站進(jìn)行的，基站根據(jù)覆蓋范圍和接收機(jī)接收性能的要求控制發(fā)射功率水平；而認(rèn)知無線電通信則是以一種分散的方式進(jìn)行的。這樣有利于擴(kuò)展應(yīng)用范圍，因此超寬帶認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)必須找到新的傳輸功率控制方案。
當(dāng)前提出的解決方案就是在多用戶接入認(rèn)知無線電信道的時候建立合作機(jī)制，它包括以下兩個方面：
(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(hù)節(jié)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)中沒有固定的結(jié)構(gòu)用于節(jié)點(diǎn)間的互相通信。
3.1 博弈論在CR-UWB中的應(yīng)用
博弈論是研究具有對抗或競爭性質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)字理論和方法，它是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個新分支。在博弈論研究的對抗模型中，參與對抗的各方稱為局中人 (Player)，每個局中人均有一組策略(Strategies)或行為(Actions)可供選擇。當(dāng)局中人分別采取不同策略時，對應(yīng)一個得失值函數(shù) (Payoff Function)。
顯然，可以把認(rèn)知無線電環(huán)境中的傳輸功率控制視為一個博弈論的問題。在合作的情況下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間 傳輸功率控制問題可以簡化為一個優(yōu)化控制論問題：當(dāng)所有局中人的單值函數(shù)達(dá)到最優(yōu)化的時候，網(wǎng)絡(luò)性能也就達(dá)到了最優(yōu)化。
在處理一個多節(jié)點(diǎn)的非合作博弈論問題之前，首先要明確三個基本事實(shí)，即狀態(tài)空間要包括所有的單獨(dú)局中人的狀態(tài)、確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移是局中人采取的聯(lián)合行動的函數(shù)，以及每個局中人的得失也依賴于聯(lián)合行動。這樣，可以采用隨機(jī)博弈(Sticgastuc Game)的理論，來描述認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的多節(jié)點(diǎn)功率控制問題。
此外，隨機(jī)博弈是兩種類型決策過程的交集，即馬爾科夫決策過程(Markov Decision Process)和矩陣博弈(Matrix Game)，如圖3所示。一個馬爾科夫決策過程是隨機(jī)博弈的一種特殊情況；而一個矩陣博弈是只有一種狀態(tài)的隨機(jī)博弈。
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