基于软件无线电的广域自适应频谱技术( 二 )


可以看出对空闲频谱的自适应接入与信道上主要用户的活动有很大关系 。通过使用这种技术,我们可以得到以下几个好处:
(1)提高了频谱接入和使用率 。通过调整传输方式,自适应系统能够利用未被使用的频谱,即使其随着时间而改变;
(2)在一个改变的环境中保持业务质量;
(3)调整辐射功率以减小或者保持对于其他系统的干扰能力 。
与以往的技术相比,自适应频谱接入技术是一种基于在多维频谱空间上动态地选择频谱的技术 。所谓多维频谱空间是指频率、时间、空间、功率和信号等(不一定满足正交的条件) 。这些参量的确定对于系统来说是很重要的,因为它对于频谱使用政策的制定和发展有导向作用,但其更基本的作用是对于使用频谱担负的责任和权利 。由图1我们可以看到,自适应频谱接入中的主要技术就是动态频率选择(DFS)技术 。
最基本的基于自适应频谱接入技术的一些系统工作在没有执照频段时已经很多年了(例如工作在45MHz左右的无绳电话系统必须使用一种信道自动选择机制来避免在已占用的信道上建立链接) 。相对于早期的自适应频谱接入技术,更加先进的自适应能力包括被二代和三代移动通信标准采用的各种数据速率改变、编码速率等各种方法 。
近年来技术上的进步,尤其是在频谱环境感知和网络方面,形成了两种自适应频谱接入技术 。第一种,通常被称为寻找机会的类型 。在没有其它系统工作的频段区域通过自适应地改变自身的传输来对改变的无线电频率环境做出反应 。
在这种工作方式下,系统能够与其他系统在非合作的方式下工作,潜在地提高了频谱利用率 。这样的系统也能够与其它类似系统分享频谱环境的相关信息,避免其他用户被自适应系统干扰 。

;这种寻找机会型的自适应频谱接入是假设在多维频谱空间上,尤其是频率和时间上,频谱并不总是被占用的 。而且,该类型只适合于当前环境下仅有一个自适应频谱接入设备的接入 。
另一种类型的自适应频谱接入就是可以以合作的方式来使用共享的信息或操作来接入多维频谱空间的频谱 。这种情况不可避免地存在于一个具有多个自适应频谱接入设备的网络当中 。由于网络当中每个自适应频谱接入设备都是一个独立的节点,都独立地在相同的无线电环境当中进行自适应频谱接入行为,这样不可避免地会引起频谱使用上的冲突,因此在能够进行正常通信前要做一些必要的协商工作:
(1)在相同的设备用户间共享频谱图;
(2)对共享的与电磁环境有关的频谱图进行优化 。
与前面提到的第一种类型不同的是,通过协商模式、共享频谱信息避免了相互间的干扰冲突,因而以协调的方式接入多维的频谱空间,极大地提高了频谱利用率 。
未来的通信系统中,可能会用到上述两种方式中的一种或两种同时使用,所以它们不应被互相对立地看待 。第一种方式由于不存在与相同设备的竞争,所以使用上限制较小,对电磁环境和设备的要求较低,因而使用灵活 。而从第二种方式可以看出,由于存在多个相同自适应设备之间的竞争,相同设备之间不可避免地需要进行协商,增加了使用上的难度和设备设计上的复杂度,还需要考虑到对主要频谱使用者的干扰问题 。这些都是今后需要研究的方向 。
3、未来展望
我们叙述了一种基于软件无线电的自适应频谱接入技术,它的出现是数字信号处理迅猛发展的结果,也是对传统频谱接入方式的一种挑战 。应该看到,上述的自适应行为还只是一种粗略的自适应行为,需要人们不断地进行研究改进 。人们的目标是创造出具有更高自适应能力的通信系统,因此未来的高级自适应行为大概应该包括下述几方面:

推荐阅读