基于無速率編碼的認知無線電系統(tǒng)傳輸機制的設計與研究.pdf

1、進入21世紀以來,認知無線電成為無線通信領域的一個新興熱點。認知無線電是一種智能的頻譜共享技術,認知用戶通過頻譜感知伺機占用授權用戶遺留的空閑頻譜資源,有效地改善了傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式帶來的浪費。利用認知無線電可以更加高效地利用頻譜資源,極大地緩解了頻譜資源緊張的問題。無速率編碼是一種既有良好的編碼增益,又能自適應信道狀態(tài)的信道編碼技術。把無速率編碼引入認知無線電,可以利用無速率編碼對網絡動態(tài)環(huán)境的自適應能力來對抗授權用戶不可預知的出

2、現。本文首先介紹了認知無線電和無速率編碼的概念和特點,然后提出了在認知網絡中引入無速率編碼的工作場景,研究了適用于不同譯碼方法的系統(tǒng)設計和幀結構；另外本文研究了基于無速率編碼認知通信的吞吐量優(yōu)化和能量分配問題,最后利用軟件無線電平臺,給出了認知收發(fā)終端具體的實現方案。
　　 本文首先研究了如何設計基于無速率編碼的認知無線電系統(tǒng)傳輸機制,提出了希望最終實現的通信場景。本文研究的認知系統(tǒng)選用Raptor碼作為認知通信的信道編碼方法,

3、通過性能仿真考察了不同碼長的Raptor碼在硬判決和軟判決兩種譯碼算法下的性能。然后選擇碼長和分布得到適用于認知環(huán)境的Raptor碼,并針對硬判決和軟判決譯碼算法分別設計了兩種差異明顯的系統(tǒng)幀結構。最后討論了如何把已經形成的系統(tǒng)幀結構調制到OFDM系統(tǒng)上,幀與幀之間被看成并行的數據流調制到各個子信道上,實現了之前提出的基于無速率編碼的認知系統(tǒng)工作場景。
　　 之后研究了基于無速率編碼認知無線電系統(tǒng)的優(yōu)化算法。為研究的認知系統(tǒng)建立

4、了模型,從用戶在含有主用戶群的多信道認知環(huán)境下利用無速率編碼通信。根據信道“忙”“閑”狀態(tài)的馬爾科夫模型和從用戶周期感知的數據傳輸機制,分析了從用戶的認知通信對主用戶造成的干擾,并得到了具體表達式。然后分析了從用戶的認知通信吞吐量,得到了平均吞吐量和數據發(fā)送時長之間的關系。在保證從用戶對主用戶通信的干擾小于系統(tǒng)門限的條件下,優(yōu)化了從用戶認知通信的平均吞吐量。還分析了從用戶發(fā)送端的能量消耗,提出的能量分配算法根據信道和系統(tǒng)特性分配從用戶的