超寬帶認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)
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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具有很強的抗衰能力。因為具備這些優(yōu)點，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行整形從而降低對第一用戶的干擾，因此，它也是實現(xiàn)超寬帶認(rèn)知無線電的一項重要技術(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)點是接收機不需要預(yù)先知曉被關(guān)閉子通道的信息，因而實現(xiàn)起來很簡單。
文獻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,并且接收機需要提前知道AIC子通道的位置，實現(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行的，基站根據(jù)覆蓋范圍和接收機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行的。這樣有利于擴展應(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)議對于維護節(jié)點自身的安全和網(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)達到最優(yōu)化的時候，網(wǎng)絡(luò)性能也就達到了最優(yōu)化。
在處理一個多節(jié)點的非合作博弈論問題之前，首先要明確三個基本事實，即狀態(tài)空間要包括所有的單獨局中人的狀態(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，可以采用隨機博弈(Sticgastuc Game)的理論，來描述認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的多節(jié)點功率控制問題。
此外，隨機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)的隨機博弈。
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