授權(quán)雷達(dá)系統(tǒng)與非授權(quán)LTE系統(tǒng)共存技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，頻率資源日趨緊張，頻譜共享技術(shù)越來(lái)越重要，于是認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)可以動(dòng)態(tài)地學(xué)習(xí)周?chē)鸁o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使非授權(quán)系統(tǒng)能夠利用授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻譜進(jìn)行通信。狹義的理解，它是一種智能的頻譜共享技術(shù)。2.3G-2.4GHz 頻段是3GPP（The 3rd Generation PartnershipProject，第三代合作伙伴計(jì)劃）LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目）系統(tǒng)工作的

2、頻段之一，同時(shí)在該頻段上也存在某些雷達(dá)系統(tǒng)，但利用率低。從認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電的角度看，為提高頻譜利用率，可讓LTE系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)共存，共享2.3G-2.4GHz 頻段，這時(shí)可將雷達(dá)系統(tǒng)視為授權(quán)系統(tǒng)，而將LTE系統(tǒng)視為非授權(quán)用戶(hù)。利用有效的頻譜檢測(cè)技術(shù)，使得LTE 系統(tǒng)能夠探測(cè)到雷達(dá)的空閑頻譜；設(shè)計(jì)合適的功率控制方案，在不影響雷達(dá)正常工作的條件下實(shí)現(xiàn)雷達(dá)和LTE 系統(tǒng)的共存，并優(yōu)化LTE 系統(tǒng)的性能。這都是本課題需要研究和解決的問(wèn)題。論文首先研究

3、雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)的特性。處于2.3G~2.4GHz 頻段上的雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)多種多樣，論文對(duì)均勻脈沖串信號(hào)進(jìn)行仿真，并分析它的信號(hào)特征，為下面工作做好準(zhǔn)備。通過(guò)分析仿真與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)非合作檢測(cè)法和合作檢測(cè)法的性能并不適合本課題的環(huán)境，論文提出了一種基于高階累積量的雙譜滑動(dòng)頻譜檢測(cè)法。分析與仿真表明，所提出的算法不僅可以自動(dòng)抑制噪聲，而且性能比傳統(tǒng)檢測(cè)法優(yōu)越很多，能更加有效地探測(cè)頻譜，較適用于本文環(huán)境。非授權(quán)LTE 系統(tǒng)利用雷達(dá)系統(tǒng)空閑頻譜進(jìn)行

4、通信時(shí)，會(huì)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，甚至影響雷達(dá)的正常工作，采用合適的功率控制方案可以解決雷達(dá)和LTE 系統(tǒng)共存的問(wèn)題。論文考慮雷達(dá)頻段與LTE 頻段相鄰但不重合的情況，此時(shí)，兩種系統(tǒng)的頻譜旁瓣會(huì)互相產(chǎn)生干擾。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)共存干擾的分析，建立了系統(tǒng)共存的干擾模型，在分別考慮LTE 系統(tǒng)下行和上行的情形下，給出了雷達(dá)和LTE的信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）計(jì)算公式，定義了LTE

5、 系統(tǒng)的效用函數(shù)。參考分步的聯(lián)合功率控制（MixedDistributed/Fair Centralized Algorithm，MDCA）方案的思路，論文通過(guò)對(duì)LTE 系統(tǒng)下行和上行功率控制方案的設(shè)計(jì)，在保證雷達(dá)正常工作的前提下，使得LTE 系統(tǒng)能夠進(jìn)行通信，并實(shí)現(xiàn)LTE 系統(tǒng)發(fā)射功率的最大化。MDCA 信道分配算法的用戶(hù)公平性較差，論文在滿(mǎn)足雷達(dá)正常工作的條件下，設(shè)計(jì)了一種公平性增強(qiáng)的信道分配方案：基于公平性的分步功率控制和信道分配

6、方案（Mixed Distributed/Centralized Control Fair Algorithm, MDCFA）。MDCFA結(jié)合功率控制和用戶(hù)可用信道數(shù)矩陣，得到信道分配時(shí)可供依據(jù)的優(yōu)先級(jí)矩陣N K p×。仿真結(jié)果表明，運(yùn)用本文設(shè)計(jì)的功率控制方案，LTE 系統(tǒng)在工作時(shí)不會(huì)影響雷達(dá)的正常工作，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)和LTE 系統(tǒng)有效共存，同時(shí)提高了LTE 系統(tǒng)的吞吐量。在信道分配的過(guò)程中，MDCFA 相比MDCA 雖然在吞吐量方面略

7、有下降，但在LTE 系統(tǒng)用戶(hù)接入數(shù)和信道分配公平性等方面具有明顯的優(yōu)越性。論文的創(chuàng)新點(diǎn)有：基于高階累積量的雙譜滑動(dòng)頻譜檢測(cè)法適用于本論文的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以有效地探測(cè)授權(quán)雷達(dá)系統(tǒng)的空閑頻譜；建立了授權(quán)雷達(dá)系統(tǒng)與非授權(quán)LTE 系統(tǒng)共存的干擾模型，分別考慮了LTE 系統(tǒng)下行和上行的情形，設(shè)計(jì)了與之相適用的功率控制方案，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)與LTE 系統(tǒng)共存；提出了一種基于用戶(hù)公平性的信道分配方案，在保證雷達(dá)正常工作的前提下，優(yōu)化了LTE 系統(tǒng)的性能。