超寬帶認知無線電的關鍵技術

圖3 馬爾科夫決策過程、矩陣博弈及隨機博弈

3.2 分布式的傳輸功率分配

認知無線電環(huán)境下的功率分配問題可以描述為：一個多用戶的認知無線電環(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)機的行為的情況下，使每一個收發(fā)機的性能達到最優(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[11]提出了一種應用于多用戶環(huán)境中進行傳輸功率分配的兩層迭代循環(huán)灌水算法。假設環(huán)境中有 i=1,2,…,n個發(fā)射機以及與之相對應的j=1,2,…,n個接收機，那么可以把這個多用戶無線電環(huán)境看作一個非合作博弈，并假設環(huán)境中共存著充足的頻譜空洞來滿足目標數(shù)據(jù)傳輸速率。

4 CR-UWB網(wǎng)絡中分布式節(jié)點間的合作

一個由分布式超寬帶認知無線電節(jié)點構成的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中的節(jié)點能夠根據(jù)實時無線環(huán)境而動態(tài)地對自己進行重新配置。在這樣一個網(wǎng)絡中，影響網(wǎng)絡整體性能的一個關鍵因素便是節(jié)點間的相互合作行為。具體到超寬帶認知無線電網(wǎng)絡，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，當然，這會增加傳輸延遲和設備的復雜程度。

一段時間以來，在多入多出(MIMO)技術備受關注的同時，學術界也進行了分布式移動節(jié)點間的合作分集(Cooperation or Cooperative Diversity)研究。近來，又有研究提出了采用空時碼的虛擬MIMO方案，該方案能夠使分布節(jié)點互相合作而提高傳輸效率。

當前的合作中繼傳輸方面的研究大多假設參與合作的節(jié)點之間是完全同步的，這就阻礙了采用空時碼的虛擬MIMO方案應用到分布式的UWB通信中。為解決這一問題，文獻[18]介紹了一個采用時頻碼(Space-Frequency Block Coding)的虛擬MIMO方案。在該方案中，各分布節(jié)點之間的合作中繼方案中采用的是時頻碼而不是時空碼，這樣就可以克服中繼延遲同步的問題。

5 結論

本文從超寬帶認知無線電適配信號的產(chǎn)生、功率傳輸控制和分布式節(jié)點間的合作三個方面，對當前該技術領域的關鍵技術進行了詳細的介紹和分析。由此可以看到，認知無線電技術和UWB技術相互依托，互為補充，它們的結合將對未來的無線電研究產(chǎn)生深遠影響，推動智能無線電走向實用化。