基于變換域處理的頻譜共享方法研究.pdf

1、作為認知無線電系統(tǒng)的關鍵技術(shù)，頻譜共享技術(shù)能夠在不干擾授權(quán)用戶正常工作的前提下通過開放授權(quán)頻段實現(xiàn)授權(quán)用戶和認知用戶共享頻譜，成為通信領域的研究熱點。本文將變換域處理技術(shù)和協(xié)作通信技術(shù)引入到頻譜共享技術(shù)中，在實現(xiàn)授權(quán)用戶和認知用戶共享頻譜的同時，有效地降低對授權(quán)系統(tǒng)的干擾，并且充分利用授權(quán)用戶和認知用戶之間進行協(xié)作傳輸而獲得的分集增益，顯著地提升了系統(tǒng)頻譜利用率。
　　本文首先介紹了認知無線電中的關鍵技術(shù)，闡述了頻譜共享的系統(tǒng)架構(gòu)

2、、技術(shù)分類以及協(xié)作頻譜共享中的幾種協(xié)作模式等理論知識。然后簡要介紹了分數(shù)傅里葉變換技術(shù)，并仿真驗證了余弦信號和Chirp信號在分數(shù)域的可分離特性。
　　然后，本文研究了已知瞬時信道增益場景下基于變換域處理的頻譜共享方案。在此方案中，授權(quán)用戶和認知用戶分別采用余弦信號和Chirp信號，并且認知用戶根據(jù)直傳鏈路的信道狀態(tài)選擇直接接入頻譜或者作為中繼協(xié)助授權(quán)用戶。同時在保證授權(quán)用戶目標速率的前提下，以最大化認知用戶數(shù)據(jù)速率為目標，進行了

3、基于瞬時信道增益的認知用戶選擇和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化。與現(xiàn)有頻譜共享方案相比，所提的頻譜共享方案能夠大大降低對授權(quán)系統(tǒng)的干擾，授權(quán)系統(tǒng)和認知系統(tǒng)的中斷概率明顯降低，認知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率顯著提高。而且隨著發(fā)射功率和認知用戶數(shù)目的增加，認知系統(tǒng)的通信性能得到了有效的提升。
　　最后，針對瞬時信道增益場景下信令開銷大的問題，本文研究了已知統(tǒng)計信道增益場景下基于變換域處理的頻譜共享方案。在此方案中，認知用戶根據(jù)信道狀態(tài)自適應選擇協(xié)作模式協(xié)助授

4、權(quán)用戶。然后在保證授權(quán)用戶中斷概率限制的前提下，以最小化認知系統(tǒng)的中斷概率為目標，提出了基于統(tǒng)計信道增益的功率分配算法。為了進一步提升頻譜共享性能，本文進一步提出了基于平均信道增益的認知用戶選擇算法。仿真結(jié)果表明，與現(xiàn)有頻譜共享方案相比，所提的頻譜共享方案能夠有效地降低對授權(quán)系統(tǒng)的干擾，在保證授權(quán)系統(tǒng)通信需求的同時，顯著降低認知系統(tǒng)的中斷概率，提高認知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，隨著系統(tǒng)中認知用戶數(shù)目的增加，認知系統(tǒng)的中斷概率性能和數(shù)據(jù)傳