浅谈基于认知无线电的机会频谱的接入技术
2013-04-29武雪婷
武雪婷
【摘要】 目前，宽带无线业务正在不断增多，其中，影响无线通信发展的一大问题就是频谱资源非常稀少。但是，在某段频谱资源上具有很多的业务，而其他频段的使用效率却比较低。因此，我们就提出了认知无线电技术，进一步改善了无线环境，使频谱资源提高了利用率。
【关键词】 认知无线电 机会频谱 接入技术
认知无线电系统具有很多特性，具有灵活性、可重配置性等特点。我们可以通过改变工作的参数达到适应无线环境的目的，从而提高频谱的使用效率。
一、基于认知无线电的接入控制
当前，我国对于认知无线电系统的研究越来越多。无线通信系统的接入方式主要有两种：一种是Overlay sharing，另外一种是Underlay sharing。第一种主要由一个无线通信系统用户占有一个单独的频谱。同时它排斥其他的频率，排他性比较强烈，比如我们之前使用的FDMA系统。如果认知系统要使用这一种模式，当用户没有使用某个频谱的时候才能接入。而后一种模式主要使用的是扩频通信技术，把认知系统中用户的频谱进一步拓宽，比如UWB、CMA系统等等。
但是不管使用什么样的方式，认知无线电环境中，可以使用的资源总是在不断改变的，只能使用主系统用户之前没有使用过的频带资源。在资源不断变化的情况下，怎样才能使用户的QoS可以高效接入，使认知用户在接入的过程之中不会发生冲突，这是需要重点解决的问题，需要制定一定的规则和礼仪，这样才能使系统得到调节，不发生冲突。
认知无线电系统是不具备通信频谱资源的优先使用权的，因此，它对主用户可以起到保护作用，因此在接入的时候也要考虑到以前的一些问题。接入技术的种类是非常多的，而根据无线电系统的特征，我们主要讲述的是以上这两种，即Overlay sharing和Underlay sharing，这是两种比较主要的认知系统接入方式。
二、基于次用户学习的机会频谱接入方法研究
无线设备正在大范围增加。所以，无线频谱就会造成拥堵的现象。频谱机会不断增加，而可用的频谱太少，两者正好是相反的。根据真实的测量可知：在一定的时间，一定的地点，很多的授权频谱都是闲置的。认知无线电网络使频谱的使用率大大提高，将一些空闲的频谱机会得到了利用。在认知无线电网络的动态频谱管理办法之中，机会频谱的接入是一种常见的方法。机会频谱接入的基本思想主要为：如果次用户没有对主用户产生干扰作用，次用户则可以辨别机会频谱，并将其使用到系统之中。
大部分机会频谱在接入策略假定的网络之中。在多信道的条件下，每个次用户的主要问题就是应该感知哪一个信道。当时隙开始之前，每一个次用户就要开始感知，得到一个空闲信道，次用户极有可能在这一信道上面进行传输。我们在时隙开始之前的感知决定，次用户在这一段多出来的时间中寻找空闲的信道。但是，如果主用户传输的时候不分时隙，不管什么时候，信道则在空闲与忙绿的时候不断变化。所以，次用户很有可能会与主用户产生冲突，或者，虽然在感知时间段有准确的感知，但是，次用户则没有了传输的机会。次用户在感知的情况下确定是不是要进行传输。
本文的研究中，如果在没有分时隙的主用户网络之中，次用户可以采用学习的机会频谱接入方法，使传输机会的数量不断增加。这一学习方法使次用户间的交互作用得到深层次研究，对于感知的信道也更为确切。每一个次用户对用户碰撞的部分频谱的分配图进行考虑。每一次的用户根据碰撞的信息在后面的时隙中就能感知更为准确的信道。
对于一个没有分时隙的认知无线电网络来讲，基于次用户学习的频谱接入方法研究是比较重要的。这一方法使次用户的吞吐量可以达到最大化。但是目前的学习方法计算量还比较少。因为次用户不会交换频谱的分配图。因此，次用户与次用户之间是不能进行通信的。对于性能来说，基于学习的方法接近次用户间无通信的协作方法和最佳方法。
由于频谱非常缺少，认知无线电技术就被认为是解决这一问题的最佳技术，目前在国内外都是研究的重点内容。在认知无线电的条件下，我们不需要向从前一样对频谱资源进行划分，而是根据主用户的变化来利用频谱资源，这是一种动态的特点，因此对MAC也提出了更高的要求，而我们研究基于认知无线电的机会频谱接入技术也有很大的现实意义。
参 考 文 献
[1] 陆大
[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.
