干擾對齊技術(shù)在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年通信業(yè)務(wù)的爆炸式增長使得現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)擁塞情況越來越嚴(yán)重，無線頻譜資源的緊缺已經(jīng)成為無線移動(dòng)通信與服務(wù)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。鑒于此，各國頻譜管理機(jī)構(gòu)都在積極研討如何有效利用頻譜資源。如何在有限的無線資源條件下提高頻譜利用率以緩解日益增長的無線業(yè)務(wù)需求和有限頻譜資源之間的矛盾已成為通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　認(rèn)知無線電技術(shù)(Cognitive Radio)作為一種智能的革命性頻譜共享技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它通過檢測頻譜空洞并允許未授權(quán)用戶使用授

2、權(quán)的頻帶，從而極大地改善頻譜利用率。認(rèn)知無線電技術(shù)不僅需要靈活地適應(yīng)頻譜狀態(tài)保證高頻譜利用率，而且必須避免由此產(chǎn)生的對授權(quán)用戶的干擾;因此，它必須具備感知空閑頻譜，動(dòng)態(tài)選擇頻率和控制傳輸功率的能力。同時(shí)，共享無線信道所產(chǎn)生的相互干擾勢必局限系統(tǒng)的整體性能，因此，在不影響授權(quán)用戶的前提下，系統(tǒng)應(yīng)該最大化認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的輸出。而多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)可以提高無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，干擾對齊技術(shù)可以極大地消除通信網(wǎng)絡(luò)中的相互干擾，基于上述技術(shù)，將干

3、擾對齊應(yīng)用在多輸入多輸出認(rèn)知無線系統(tǒng)中，在可容許誤碼率范圍內(nèi)提高頻譜利用率，以實(shí)現(xiàn)最大化認(rèn)知系統(tǒng)的吞吐量和最小化相互間干擾的目標(biāo)。
　　鑒于上述問題和目標(biāo)，本文結(jié)合多輸入多輸出系統(tǒng)和干擾對齊的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種帶寬共享方法以解決認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中主用戶和次用戶（認(rèn)知用戶）相互干擾的問題，從而提高頻譜利用率、系統(tǒng)吞吐量以及最小化相互間干擾。論文的主要工作內(nèi)容和貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面:1）闡述了干擾對齊算法的思想和理論，并用數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出對稱

4、系統(tǒng)中的干擾對齊算法可以轉(zhuǎn)化為等價(jià)特征值問題，證明了干擾對齊算法的正確性和編解碼向量的存在性;2）提出干擾對齊算法的可行性分析問題，將該問題轉(zhuǎn)化為線性代數(shù)求方程組的解的問題，使用線性代數(shù)的方法判斷系統(tǒng)干擾對齊算法是否可行，并給出相應(yīng)的定理和結(jié)論;3）引入了干擾泄露這一概念，從能量的角度分析判斷系統(tǒng)是否可行，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該方法的判斷結(jié)果與使用線性代數(shù)方法判斷的結(jié)果是一致的;4）將最大化認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)輸出信噪比與最小化用戶間相互干擾用數(shù)學(xué)方法