無線通信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知全雙工技術(shù)
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摘要:針對認(rèn)知無線電技術(shù)和雙工技術(shù)在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過對認(rèn)知無線電技術(shù)以及全雙工技術(shù)特點(diǎn)的分析，指出在無線網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知無線電技術(shù)和全雙工技術(shù)結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞:認(rèn)知無線電;全雙工;通信
0引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，用戶對無線通信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)需求也越來越高。然而無線通信中的頻譜資源是有限的，而且是不能再生的資源，這就大大約束了無線通信網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)的發(fā)展。為了解決這個問題，很多提高頻譜資源利用率的技術(shù)被提出，比如認(rèn)知無線電技術(shù)、全雙工技術(shù)、波束賦形技術(shù)、正交頻分復(fù)用等。其中認(rèn)知無線電技術(shù)因為能夠靈活自適應(yīng)地使用空閑頻譜而受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注；另外的全雙工技術(shù)因為發(fā)送和接收可以采用相同的頻譜，從而提升頻譜利用率，也是無線通信技術(shù)中的一個研究熱點(diǎn)問題。而如何將認(rèn)知無線電技術(shù)與全雙工技術(shù)結(jié)合，就成為了無線通信網(wǎng)絡(luò)中一個有意義的課題。
1認(rèn)知無線電技術(shù)
認(rèn)知無線電技術(shù)首先由Mitola博士于1999年提出。隨后學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界紛紛對認(rèn)知無線電技術(shù)展開深入研究。SimonHaykin在2005年發(fā)表了對認(rèn)知無線電技術(shù)的綜述性文章。隨著認(rèn)知無線電技術(shù)研究的深入，Thomas首次提出認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)，其定義為某節(jié)點(diǎn)可以采用認(rèn)知無線電技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)，或者與現(xiàn)有的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)共同組網(wǎng)，從而構(gòu)成認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)。在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中，次級用戶可以感知空閑頻譜并進(jìn)行合理利用，其能夠在確保使用授權(quán)頻段的主用戶（也稱為授權(quán)用戶）一定通信質(zhì)量的前提下，高效地利用授權(quán)頻譜完成自身通信過程[1]。因此，認(rèn)知無線電技術(shù)能夠在確保主用戶通信質(zhì)量的前提下提高頻譜利用率，這一特性緩解了無線通信發(fā)展過程中資源短缺的問題，符合未來通信發(fā)展趨勢。
2全雙工技術(shù)
全雙工技術(shù)是5G的一項關(guān)鍵技術(shù)，而全雙工中繼技術(shù)也成為近幾年研究熱點(diǎn)。在中繼網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)采用全雙工模式進(jìn)行通信時，可以進(jìn)一步提高中繼網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和系統(tǒng)容量[2]。在全雙工中繼模式中，中繼節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)采用相同的頻率，使中繼節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)同時同頻的發(fā)送和接收信號，突破了原有頻分雙工(FrequencyDivisionDuplex,FDD)和時分雙工(TimeDivisionDuplex,TDD)模式，這無疑大大提升了系統(tǒng)容量，但是隨之產(chǎn)生的不可避免的自干擾問題將會嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能[3-4]。然而，隨著自干擾消除技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，自干擾能夠被有效地降低，經(jīng)典的自干擾消除技術(shù)包括：天線隔離技術(shù)、模擬消除技術(shù)和數(shù)字消除技術(shù)等，系統(tǒng)容量將會得到顯著提升。
3認(rèn)知全雙工技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)
1）認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)單中繼選擇技術(shù)。在認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中，由于單中繼選擇算法復(fù)雜度低，實現(xiàn)簡便，并且能夠方便進(jìn)行干擾管理，容易滿足主用戶的干擾溫度的條件，因此針對認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)的單中繼選擇技術(shù)已有較多研究。而現(xiàn)有的認(rèn)知單中繼選擇技術(shù)根據(jù)中繼模式的不同又可以分為基于半雙工模式的中繼選擇和基于全雙工模式的中繼選擇。2）認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)多中繼選擇技術(shù)。在認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中，選擇多個中繼進(jìn)行協(xié)作相比于選擇單個中繼進(jìn)行協(xié)作能夠獲得更高的空間分集增益，從而進(jìn)一步提高認(rèn)知系統(tǒng)的性能。但是當(dāng)多中繼進(jìn)行協(xié)作時，次級用戶系統(tǒng)并不總是能夠達(dá)到理想性能，第一是因為當(dāng)越多的中繼參與協(xié)作時，對主用戶接收端造成的干擾會越大，使之更容易違背主用戶干擾溫度的限制；第二是因為若由于個別中繼節(jié)點(diǎn)的鏈路狀況較差，使傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生失真，而在接收端接收到失真信號將會直接導(dǎo)致總的信噪比降低，影響次級用戶網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能。因此，在認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)多中繼協(xié)作，如何選擇符合條件的中繼參與協(xié)作將成為必須解決的問題。
4結(jié)束語
認(rèn)知無線電技術(shù)是當(dāng)前無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，而全雙工技術(shù)對提高無線頻譜資源的利用率也具有重要意義。因此如何在無線通信網(wǎng)絡(luò)中將認(rèn)知無線電技術(shù)與全雙工技術(shù)結(jié)合就成為一個具有重要意義的課題。認(rèn)知無線電技術(shù)中次級用戶對主用戶的干擾是其中的關(guān)鍵問題，而全雙工技術(shù)中因為發(fā)送與接收采用相同的頻率，因此中繼節(jié)點(diǎn)的選擇也是非常重要的。在認(rèn)知無線電與全雙工網(wǎng)絡(luò)中，如何選擇單中繼和多中繼節(jié)點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)的性能具有重要影響，因此成為認(rèn)知全雙工網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。
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作者:覃鳳謝 劉立 單位:重慶市南岸區(qū)公安分局
