認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜共享技術(shù)研究.pdf

1、眾所周知，在當(dāng)前固定頻譜分配制度中，主要存在兩大問題，即頻譜緊缺和頻譜利用率低。一方面，移動(dòng)用戶對(duì)傳輸速率有著更高的要求以支持各種無線業(yè)務(wù)的增長，越來越多的頻譜資源被占用而越來越少的頻譜資源可以被利用。在這種情況下，將來就會(huì)出現(xiàn)沒有可用的頻譜分配給新的無線業(yè)務(wù)。另一方面，目前頻譜資源大部分或一部分時(shí)間被閑置，而一些頻譜則是使用上已到達(dá)負(fù)荷。具體地，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(huì)的報(bào)告，已分配的頻譜中大部分是不同地理位置上不同時(shí)間內(nèi)偶爾地被使用，

2、這個(gè)使用率一般在15％到85％之間。為了緩解頻譜緊缺的問題和提高頻譜利用率，認(rèn)知無線電的概念被提出來，其被看作是靈活的頻譜使用模型。在這種技術(shù)中，認(rèn)知(非授權(quán))用戶事先不分配任何頻譜資源，而是允許通過偵聽頻譜來接入未被主用戶使用的空閑頻譜或是與主用戶共享同一頻譜同時(shí)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生有害的干擾。在本文中，我們主要研究認(rèn)知無線電系統(tǒng)中的頻譜共享技術(shù)，即襯墊式頻譜共享和覆蓋式頻譜共享。
　　 在襯墊式頻譜共享中，我們首先考慮瞬時(shí)干擾功率約

3、束條件下的有效信道容量最大化問題。對(duì)于一定和無限接收信號(hào)帶寬和單個(gè)和多個(gè)主用戶接收機(jī)條件下的有效容量，我們分別給出了其閉式表達(dá)式。其次，我們分別考慮了協(xié)作認(rèn)知無線電系統(tǒng)和分布式認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射功率最小化問題。在協(xié)作認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，分配給發(fā)射端和中繼端的發(fā)射功率可以通過幾何規(guī)劃來有效地計(jì)算得到。在分布式認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，分配給每個(gè)認(rèn)知用戶的發(fā)射功率可以建模為功率控制博弈并且通過一個(gè)迭代算法來獲得，在該博弈中納什均衡被證實(shí)是存在的而且是唯一的，

4、同時(shí)也是帕累托最優(yōu)的。根據(jù)收斂的發(fā)射功率，傳輸速率和調(diào)制方案可以被相應(yīng)的調(diào)整以支持不同需求的無線業(yè)務(wù)。
　　 在覆蓋式頻譜共享系統(tǒng)中，我們首先考慮當(dāng)認(rèn)知用戶采用正交頻分復(fù)用時(shí)，最小化主用戶頻帶內(nèi)的子載波旁瓣功率。具體地，我們提出兩種旁瓣功率抑制方案，即偽隨機(jī)序列和星座圖調(diào)整。與之前的工作不同，偽隨機(jī)序列是應(yīng)用在靠近主用戶頻帶的子載波上，其特點(diǎn)是減少了收發(fā)信機(jī)中儲(chǔ)存?zhèn)坞S機(jī)序列所需的空間。進(jìn)一步地，星座圖調(diào)整方案不僅能夠避免上述方案