【正文】 ........................................ 21 OFDM 系統(tǒng)中的 WONG自適應(yīng)分配算法 ................................................................. 23 Wong 算法簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... 23 典型多用戶 OFDM 系統(tǒng)的 RA 算法 ............................................................................ 27 容量最大化算法 ..................................................................................................... 27 最小容量最大化算法 ............................................................................................. 28 比例速率限制下容量最大化算法 .......................................................................... 28 具有分配公平性的多用戶自適應(yīng)分配算法 ................................................................. 30 速率比例固定的多用戶自適應(yīng)分配算法 .............................................................. 30 單用戶功率分配 ...................................................................................................... 31 多用戶之間的功率分配 .......................................................................................... 32 本章小結(jié) ......................................................................................................................... 34 4 CROFDM 迭代注水算法 ................................................................................................ 35 系統(tǒng)模型 ........................................................................................................................ 35 子載波的分配算法 ......................................................................................................... 37 功率分配算法 ................................................................................................................. 37 注水算法 ................................................................................................................. 37 約束注水算法 ......................................................................................................... 38 仿真結(jié)果與分析 ...................................................................................................... 39 本章小結(jié) ......................................................................................................................... 40 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 41 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 43 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 1 緒論 認(rèn)知無線電 的 提出 認(rèn)知無線電 [1]是一項(xiàng)有關(guān)在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中能夠提高頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)。認(rèn)知無線電通過檢測(cè)哪里會(huì)有空閑的頻譜，感知后就會(huì)給認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)提供一些基本的頻譜信息。并且會(huì)隨著周圍環(huán)境的變換會(huì)對(duì)發(fā)射參數(shù)等數(shù)字進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?本 節(jié)將對(duì)認(rèn)知無線電產(chǎn)生的背景以及概念進(jìn)行簡(jiǎn)單 的介紹。 認(rèn)知無線電產(chǎn)生的背景 近幾年當(dāng)中 ，隨著時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)代 的科技也是越來越進(jìn)步，如今是信息的時(shí)代，但是現(xiàn)代的頻譜資源是越來越少，近幾年特別熱的 無線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Personal Area Network， WPAN）技術(shù)、無線局域網(wǎng)（ Wireless Local Area Network， WLAN）技術(shù)，這些技術(shù)把人們的關(guān)系連在了一起，把人們都連到一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，促進(jìn)人的交流。并且 現(xiàn)在大多數(shù)人都采用這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 采用 的是非授權(quán)的頻段進(jìn)行工作和日常的生活 。所以 需要 提高現(xiàn)有 頻譜的利用率 是為解決頻譜資源緊張的困難的一種方法 。 于是就有人提出了認(rèn)知無線電的 定義，主要的思想就是能夠充分的利用頻譜資源，擁有較小的頻譜可以充分的提高其利用率 [2]。有時(shí)候常常會(huì)有 處于靜態(tài)當(dāng)中空閑的頻譜，這些空閑的頻譜被稱作 “ 頻譜空洞 ” ，所以 應(yīng)該充分得利用這些頻譜空洞，充分提高其利用率 認(rèn)知無線電的相關(guān)專業(yè)術(shù)語 1．頻譜分類 ： （ 1） 授權(quán)頻譜 [3]是需要人們?yōu)榱怂麄兪褂玫念l譜資源交費(fèi)用，他們就擁有這些頻段的權(quán)利。 （ 2） 非授權(quán)頻譜 是 可以給任何人都是用的頻段，頻段是不需要繳費(fèi)的。 2． 用戶分類 ： （ 1） 主用戶也叫做授權(quán)用戶 ， 是指付出費(fèi)用所得到的頻段的用戶。 （ 2） 非授權(quán)用戶 [4]也叫做二級(jí)用戶或者也可以叫做認(rèn)知無線電用戶，它們不擁有任何的頻段。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 認(rèn)知無線 電 近幾年來 ， 了解到對(duì)認(rèn)知無線電的概念有很多種解釋，下面我給出兩種具有典型的、有代表的有關(guān)認(rèn)知無線電的定義，且將簡(jiǎn)單的描述一下認(rèn)知無線電的 特點(diǎn)。 認(rèn)知無線電定義 在了解認(rèn)知無線電的前提下，需要先了解一下軟件無線，因?yàn)檫@個(gè)軟件無線 電 是認(rèn)知無線電的基礎(chǔ)前提。本節(jié)則需要對(duì)這個(gè)軟件無線進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述 。 據(jù)文獻(xiàn) [5]的定義 來看 ，認(rèn)知無線電技術(shù)將 會(huì) 連續(xù)不斷地認(rèn)知外部環(huán)境的各種 各樣的信息例 如授權(quán)用戶終端和認(rèn)知無線電終端的工作頻率調(diào)制方式 、 接收端的信噪比 、 網(wǎng)絡(luò)的流量分布 、 甚至 可以是 認(rèn)知用戶的行為和說話內(nèi)容等 ，并 且對(duì)這些信息進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)以及判斷，然后經(jīng) 過對(duì)無線電知識(shí)介紹語言和 其他認(rèn)知無線電終端 然后 進(jìn)行智能 的交流， 然后選擇適合 的工作頻率 、 調(diào)制方式 、發(fā)射功、 介質(zhì)訪問協(xié)議和路由等， 從而 保證 使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠一直 提供可靠的通訊 ， 結(jié)果 達(dá)到最佳的頻譜利用率 效果。據(jù) FCC 認(rèn)為： “ 認(rèn)知無線電是能夠基于對(duì)其工作環(huán)境的交互改變發(fā)射機(jī)參數(shù)的無線電 ” 。 Hay Kin教授從信號(hào)處理角度作為出發(fā)點(diǎn) ， 認(rèn)知無線電 被認(rèn)為 是可以 作為 認(rèn)知外界通信環(huán)境的智能通信系統(tǒng) 指標(biāo) 。 通過學(xué)習(xí)認(rèn)知無線電系統(tǒng)， 經(jīng)過 不斷地 了解 認(rèn)知外界的環(huán)境變化，并 且 通過自適應(yīng)地調(diào)整其自身內(nèi)部 的通信原 理來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)， 從而 以達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高頻譜資源利用率的目的 [6]。 認(rèn)知無線電的特點(diǎn) 具有一種認(rèn)知的能力 [4]，它可以從周圍的環(huán)境當(dāng)中，通過一種流程通常包含頻譜的感知、頻譜的詳細(xì)分析、頻譜的判定，能探測(cè)出哪些頻譜是處于忙的狀態(tài)，哪些是處于空閑的狀態(tài)。通過這一過程，就可以發(fā)現(xiàn)哪些是忙的頻譜，哪些是處于空洞的頻譜。然后檢查出空洞的頻譜后，可以充分的 利用這些頻譜，充分利用這些頻譜，盡量提高其利用率。能夠檢測(cè)頻譜當(dāng)中的哪些是忙，哪些是空閑的這樣的能夠辨別出的就是頻譜感知；當(dāng)感知到一些頻譜的時(shí)候需要對(duì)這些頻譜進(jìn)行一些評(píng)定這就是頻譜分析；通過一定的分析后，就可以知道哪些用戶需要這些頻譜進(jìn)而對(duì)頻譜的判定；這樣的一過程就是頻譜的感知、頻譜分析、頻譜判定簡(jiǎn)單組成的。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 無 線 環(huán) 境頻 譜 分 析頻 譜 判 決 發(fā) 射 信 號(hào) 信 道 容 量 射 頻 激 勵(lì) 頻 譜 空 洞 信 息 射 頻 激 勵(lì) 圖 1 1 認(rèn) 知 環(huán)頻 譜 感 知無 線 環(huán) 境頻 譜 判 決 會(huì)根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一些處于動(dòng)態(tài)的編程的無線通信設(shè)備，然后可以根據(jù)不同的傳輸方式則得出的通過這些無線設(shè)備中接受不同的數(shù)據(jù)信息， 這就是認(rèn)知無線電的重構(gòu)能力 [5]。在分析這個(gè)重構(gòu)能力的時(shí)候可以從它的參數(shù)上面來分析一下，例如，雙方通信的協(xié)議、工作頻率的一致性、采用什么調(diào)制方式等，這些都是重構(gòu)能力的參數(shù)。在非授權(quán)中認(rèn)知無線電采用重構(gòu)能力主要的目的是：如果認(rèn)知無線電感知到了空洞的頻譜， 需要充分的利用這些頻譜然后在不產(chǎn)生對(duì)非授權(quán)用戶的干擾下，可以為這些非授權(quán)的用戶提供可靠額信息。 在授權(quán)的用戶中，會(huì)有兩種方式來面對(duì)這些用戶，第一種是利用當(dāng)前的頻譜，但是可以改變這里的發(fā)送功率 或者可以改變它的調(diào)制方式等方法。第二種就是可以切換到其他空閑的頻譜當(dāng)中去 ，這樣就會(huì)避免對(duì)授權(quán)用戶的干擾。 認(rèn)知無線電的 使用 領(lǐng)域和 關(guān)鍵技術(shù) 認(rèn)知無線電的技術(shù)應(yīng)用 在這幾年當(dāng)中，認(rèn)知無線電現(xiàn)在是發(fā)展的越來越迅速，國(guó)內(nèi)國(guó)外很多研究專家現(xiàn)在專門對(duì)無線電展開了全面的研究，同時(shí)成立了一些研究所，對(duì)認(rèn)知無線電進(jìn)行研究，對(duì)近現(xiàn)代的科技發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)有如下幾個(gè)方面： 1． 在 UWB 中的應(yīng)用 UWB 技術(shù) [7]基于認(rèn)知無線電的技術(shù)擁有較高的傳輸速率、系統(tǒng)的容量較大、消耗的功率低、抗多徑效應(yīng)的能力強(qiáng)并且成本低的特點(diǎn)，被稱為下一代的無線通信革命技術(shù)，很有可能就是未來信息寬帶無線中組具有潛力的技術(shù)。 2． 在 WLAN 中的應(yīng)用 通過對(duì)認(rèn)知無線電技術(shù)的了解，人們發(fā)現(xiàn)了認(rèn)知無線電可以應(yīng)用在 WLAN 中，在河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 這個(gè)工程中，認(rèn)知無線電技術(shù)可以連續(xù)不斷的 掃描頻譜段，獲得這些可用信道的信道環(huán)境和質(zhì)量的認(rèn)知信息，自適應(yīng)地接入較好的通信信道，這正是解決 WLAN 頻段擁擠問題的方法。 WLAN 對(duì)認(rèn)知無線電能夠充分發(fā)揮，其中這個(gè) WLAN 的特點(diǎn)是雖然工作 的范圍小 ， 但是工作的地點(diǎn)很靈活的，其中它的工作無線環(huán)境相對(duì)來說是比較簡(jiǎn)單的。 3． 在 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 在 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中能夠模擬路由器的作用，會(huì)根據(jù)從近的相鄰的節(jié)點(diǎn)接受消息并且進(jìn)行中間的轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)檫@樣可以經(jīng)過相鄰的節(jié)點(diǎn)傳遞低功率代替了遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)傳遞的功率大的 在 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中 也能模擬路由器的功能，從鄰近節(jié)點(diǎn)接收消息并進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。這樣， Mesh 網(wǎng)絡(luò)通過鄰近節(jié)點(diǎn)之間的低功率傳輸取代了遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)間的大功率傳輸，實(shí)現(xiàn)了低成本的隨時(shí)隨地接入。 認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù) 介紹 認(rèn)知無線電 是現(xiàn)代信息時(shí)代中發(fā)展很迅速的一種技術(shù)，這個(gè)認(rèn)知無線電具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，會(huì)根據(jù)環(huán)境中的變化然后也進(jìn)行變化參數(shù)的一種能力，它能夠與周邊環(huán)境進(jìn)行相互傳達(dá)的信息， 認(rèn)知無線電會(huì)隨著現(xiàn)代的進(jìn)步將會(huì)成為現(xiàn)代的關(guān)鍵技術(shù)。認(rèn)知無線電將隨著現(xiàn)在的進(jìn)步不斷的發(fā)展和成熟。 1． 在 物理層 方面的 關(guān)鍵技術(shù) （ 1） 頻譜感知 在物理層中主要是采用頻譜的感知能力才能準(zhǔn)確的去捕獲一些處于空閑狀態(tài)下的時(shí)間頻譜、空閑頻譜， 認(rèn)知無線電可以感知很寬的頻譜帶寬，并且能進(jìn)行帶寬的頻段時(shí)域或空間的分析估測(cè)等，這將是對(duì)射頻的開頭設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的考驗(yàn) 。 據(jù)參考文獻(xiàn) [3]認(rèn)知無線電會(huì)通過認(rèn)知無線電的節(jié)點(diǎn)