認(rèn)知無(wú)線(xiàn)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(wèn)題，即頻譜緊缺和頻譜利用率低。一方面，移動(dòng)用戶(hù)對(duì)傳輸速率有著更高的要求以支持各種無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，越來(lái)越多的頻譜資源被占用而越來(lái)越少的頻譜資源可以被利用。在這種情況下，將來(lái)就會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有可用的頻譜分配給新的無(wú)線(xiàn)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(guó)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(wèn)題和提高頻譜利用率，認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電的概念被提出來(lái)，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(hù)事先不分配任何頻譜資源，而是允許通過(guò)偵聽(tīng)頻譜來(lái)接入未被主用戶(hù)使用的空閑頻譜或是與主用戶(hù)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(wú)線(xiàn)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(wèn)題。對(duì)于一定和無(wú)限接收信號(hào)帶寬和單個(gè)和多個(gè)主用戶(hù)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(wú)線(xiàn)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(wèn)題。在協(xié)作認(rèn)知無(wú)線(xiàn)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(guò)幾何規(guī)劃來(lái)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(hù)的發(fā)射功率可以建模為功率控制博弈并且通過(guò)一個(gè)迭代算法來(lái)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(wú)線(xiàn)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(hù)采用正交頻分復(fù)用時(shí)，最小化主用戶(hù)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(hù)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