認知無線網絡干擾對齊與頻譜共享技術研究.pdf

1、未來的無線通信網絡已朝著通信速率更高、傳輸容量更大的多媒體通信方向發(fā)展，必將有大規(guī)模的頻譜資源需求。實際，各種頻譜效率提升技術均是在頻譜無沖突，即用戶間不存在頻率干擾的條件下提出的。本質上說，頻譜效率的提升是解決無線網絡中用戶頻率干擾問題的。本文正是在這一背景下，提出認知網絡中的干擾對齊技術及頻譜共享拍賣技術。期望認知網絡與這兩項技術的結合能夠最大化頻譜效率。
　　本文的主要工作如下:
　　1.認知網絡機會接入機制的研究

2、r>　　傳統(tǒng)認知網絡中，認知用戶只能接入主要用戶的空閑頻帶，而不能同時與主要用戶共享帶寬。為了實現(xiàn)頻譜資源更加有效的利用，本文提出了一種容量最優(yōu)機會干擾對齊接入算法。該算法在保證主要用戶信道容量的基礎上，認知用戶與主要用戶可以占用相同的頻帶同時接入網絡且認知用戶對主要用戶的干擾為零。所提出的算法由混合網絡基站估計信道狀態(tài)信息并計算主要用戶的信道容量及系統(tǒng)總信道容量。根據容量最優(yōu)的準則確定預編碼向量及解碼向量。當主要用戶的信道容量與未接入

3、認知用戶時相比不下降，同時，總信道容量大于未接入認知用戶時的總容量，此時，認知用戶以容量最優(yōu)機會干擾對齊的方式接入網絡。仿真結果表明，在相同信道狀態(tài)條件下，所提出的算法較現(xiàn)有算法具有更優(yōu)的信道容量并可提高認知網絡頻帶利用率。
　　2.分布式干擾對齊與干擾抵消技術
　　提出一種基于傳輸延時的干擾對齊算法。該算法將雙天線基站的接收信號按照奇，偶時隙分離，從而將期望信號與干擾信號分離。一個雙天線的基站可以同時支持3個甚至4個用戶同

4、時接入無線網絡的上行鏈路。仿真了上行采用虛擬多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系統(tǒng)的性能，即一個具有兩天線的基站同時支持多個具有單天線的用戶。進一步，提出了改進的傳輸時延干擾對齊算法及與之相適應的網絡覆蓋方案。該算法按照時間傳輸奇、偶順序將來自不同發(fā)送端的信號分離。同時，依據高速鐵路信號傳輸的特點，提出了分布式空間線性干擾對齊算法應用于車內接入系統(tǒng)。分析結果表明，基于干擾對齊的車內接入

5、子系統(tǒng)信號傳輸理論值可以達到4個總的自由度。其系統(tǒng)誤碼率優(yōu)于未采用干擾對齊的系統(tǒng)，且下行誤碼率的性能略優(yōu)于上行。而基于傳輸時延的干擾對齊車地通信子系統(tǒng)可以同時支持兩套車載設備接入網絡且誤碼率性能優(yōu)于未采用干擾對齊的系統(tǒng)。
　　3.認知網絡中繼干擾對齊算法
　　機會干擾對齊應用于認知網絡可使主要用戶與認知用戶共用相同的頻帶同時傳輸信息，但機會干擾對齊需要主要用戶完成信道預編碼。提出中繼干擾對齊算法應用于認知網絡，可大大減少主要

6、用戶的系統(tǒng)負擔。其預編碼操作均由認知用戶完成，主要用戶無需感知認知用戶的存在性。除此之外，分析并仿真了中繼干擾對齊算法的信道容量。仿真結果表明，在認知網絡下行鏈路應用中繼干擾對齊算法，其主要用戶及認知用戶的信道容量無論在強相關性信道條件下還是弱相關性信道條件下，均優(yōu)于傳統(tǒng)的空間線性干擾對齊算法及機會空間正交干擾對齊算法。
　　4.頻譜拍賣與共享機制的研究
　　在認知網絡中，基于主要用戶未全部占用可用頻譜資源這一事實，可依靠認