基于襯墊式頻譜接入技術(shù)的分布式認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)鏈路建立方法

王佳興 林云

【摘要】 現(xiàn)有的針對(duì)控制信道的研究已經(jīng)表明，使用頻譜空洞來傳達(dá)控制信息是一個(gè)基本的設(shè)定。然而，這樣的設(shè)定在以下方面有所缺乏。首先，多個(gè)認(rèn)知用戶之間需要使用多個(gè)頻譜空洞作為控制信道來實(shí)現(xiàn)互相的信息交互，從而導(dǎo)致了認(rèn)知用戶的低連通性。其次，主用戶的隨機(jī)活動(dòng)勢(shì)必導(dǎo)致認(rèn)知用戶的控制信道被占用，從而導(dǎo)致連接的中斷。為此，本文提出一種新的分布式認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)鏈路初始化的機(jī)制。該機(jī)制無需使用頻譜空洞來傳達(dá)控制信息，且推導(dǎo)和仿真證明了其在上述兩個(gè)方面的性能的提高。

【關(guān)鍵詞】 動(dòng)態(tài)頻譜接入 控制信道 分布式認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)

一、引言

目前，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)接入的控制信道常見的有時(shí)分方式與頻分方式[1]。時(shí)分方式是在時(shí)域上專門劃分出一段時(shí)間用于傳輸控制信息。頻分方式則一般獨(dú)立分配一個(gè)控制信道，這事實(shí)上不符合頻譜動(dòng)態(tài)變化的基本假設(shè)前提，背離了認(rèn)知無線電的基本精神。

由于主用戶活動(dòng)具有隨機(jī)性，導(dǎo)致認(rèn)知用戶傳輸環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，如何在這種動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高可靠性的控制信息傳輸依舊是一個(gè)難點(diǎn)。

二、認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)建立機(jī)制

文獻(xiàn)在廣泛總結(jié)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)頻譜接入方式中，認(rèn)為研究趨勢(shì)說明了將填充式頻譜接入技術(shù)與襯墊式頻譜接入技術(shù)結(jié)合的混合接入技術(shù)可以最大化頻譜的使用效率。為此，針對(duì)圖3，我們采用填充式頻譜接入技術(shù)來使用頻譜空洞進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

同時(shí)，襯墊式頻譜接入技允許未授權(quán)的認(rèn)知用戶在嚴(yán)格的傳輸功率的限制條件下，同時(shí)使用主用戶的頻譜。因此需要通過將其頻帶展寬來使得對(duì)主用戶引入的干擾盡量少到可以忍受的程度。擴(kuò)展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)可以用香農(nóng)信道容量公式來描述：

上式表明，在高斯信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)噪聲功率比下降時(shí)，可以用增加系統(tǒng)傳輸帶寬W的辦法來保持信道容量C不變。

對(duì)于任意給定的信號(hào)噪聲比，可以用增大傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯(cuò)率。

傳輸信號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻和解擴(kuò)的處理，系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高，稱為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益，其定義為接受相關(guān)處理器輸出與輸入信噪比的比值，即

即處理增益為擴(kuò)頻信號(hào)射頻帶寬與傳輸?shù)男畔挼谋戎担话闱闆r下，發(fā)送信息的帶寬是不變的，因此可通過提高擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼的速率來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。因此，可以通過采用擴(kuò)頻技術(shù)，將要發(fā)送的控制信息用為隨機(jī)序列擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去從而獲得較高的擴(kuò)頻處理增益，再以較低的信號(hào)功率接入到主用戶的頻譜，使得對(duì)主用戶引入的干擾盡量少到可以忍受的程度.

三、結(jié)論

當(dāng)前，針對(duì)解決頻譜資源利用率低下問題的研究中，動(dòng)態(tài)頻譜接入技術(shù)越來越受到眾多學(xué)者的重視。為此，本文圍繞認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路建立過程，在對(duì)認(rèn)知用戶鏈路建立及切換中的實(shí)施細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出一種基襯墊式頻譜接入技術(shù)的無線鏈路建立和切換方法。該方法較傳統(tǒng)的基于頻譜空洞的鏈路建立方法，所需的平均建立時(shí)間更短，抗中斷概率更低。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Qiu Jing.Dynamic spectrum sharing strategy in cognitive radio systems[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications，2009，32（ 21）： 27- 2159.

[2] An Chunyan， Ji Hong， Si Pengbo， et al.Dynamic control approaches of spectrum sensing in multi-band cognitive radio networks[J]. Journal of Beijing Universities of Posts and Telecommunications，2010，17（ 5） ： 20- 25.