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)有的針對控制信道的研究已經(jīng)表明，使用頻譜空洞來傳達控制信息是一個基本的設(shè)定。然而，這樣的設(shè)定在以下方面有所缺乏。首先，多個認(rèn)知用戶之間需要使用多個頻譜空洞作為控制信道來實現(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，主用戶的隨機活動勢必導(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)鏈路初始化的機制。該機制無需使用頻譜空洞來傳達控制信息，且推導(dǎo)和仿真證明了其在上述兩個方面的性能的提高。

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

一、引言

目前，實現(xiàn)動態(tài)接入的控制信道常見的有時分方式與頻分方式[1]。時分方式是在時域上專門劃分出一段時間用于傳輸控制信息。頻分方式則一般獨立分配一個控制信道，這事實上不符合頻譜動態(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。

由于主用戶活動具有隨機性，導(dǎo)致認(rèn)知用戶傳輸環(huán)境動態(tài)變化，如何在這種動態(tài)變化的環(huán)境中實現(xiàn)高可靠性的控制信息傳輸依舊是一個難點。

二、認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)建立機制

文獻在廣泛總結(jié)現(xiàn)在動態(tài)頻譜接入方式中，認(rèn)為研究趨勢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，針對圖3，我們采用填充式頻譜接入技術(shù)來使用頻譜空洞進行數(shù)據(jù)傳輸。

同時，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，同時使用主用戶的頻譜。因此需要通過將其頻帶展寬來使得對主用戶引入的干擾盡量少到可以忍受的程度。擴展頻譜技術(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)的信號噪聲功率比下降時，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。

對于任意給定的信號噪聲比，可以用增大傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯率。

傳輸信號經(jīng)過擴頻和解擴的處理，系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高，稱為擴頻系統(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

即處理增益為擴頻信號射頻帶寬與傳輸?shù)男畔挼谋戎?，一般情況下，發(fā)送信息的帶寬是不變的，因此可通過提高擴頻用的偽隨機碼的速率來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。因此，可以通過采用擴頻技術(shù)，將要發(fā)送的控制信息用為隨機序列擴展到一個很寬的頻帶上去從而獲得較高的擴頻處理增益，再以較低的信號功率接入到主用戶的頻譜，使得對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，針對解決頻譜資源利用率低下問題的研究中，動態(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，在對認(rèn)知用戶鏈路建立及切換中的實施細節(jié)進行設(shè)計的基礎(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，所需的平均建立時間更短，抗中斷概率更低。

參 考 文 獻

[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.