認(rèn)知無線電頻譜共享系統(tǒng)容量研究.pdf

1、隨著無線通信應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，現(xiàn)有固定頻譜分配方式已經(jīng)越來越滿足不了無線通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。認(rèn)知無線電技術(shù)能很好的解決現(xiàn)有頻譜資源相對匱乏的問題，因而受到了全世界學(xué)者的廣泛關(guān)注。認(rèn)知無線電功率控制與系統(tǒng)容量評估是認(rèn)知無線電領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一，其研究成果對認(rèn)知無線電系統(tǒng)組網(wǎng)與配置都具有重要的指導(dǎo)意義。本文基于認(rèn)知無線電頻譜共享系統(tǒng)模型，分別研究了具有中繼通信、多用戶分集與機(jī)會通信等不同認(rèn)知無線電頻譜共享系統(tǒng)的容量域及功率分配問題。論文主

2、要從以下幾個方面展開了創(chuàng)新性研究：
　　首先，在認(rèn)知無線電頻譜共享網(wǎng)絡(luò)中，考慮認(rèn)知用戶信道遭受深衰落而認(rèn)知收發(fā)端之間沒有直達(dá)鏈路的情況下，通過在認(rèn)知收發(fā)端中間配置多個中繼節(jié)點(diǎn)，采用多跳解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式，選擇最優(yōu)認(rèn)知節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)認(rèn)知用戶發(fā)送端信息。在峰值干擾功率約束條件下，研究了多中繼頻譜共享系統(tǒng)信道遍歷容量與中斷容量，并獲得了各自容量的解析表達(dá)式。研究結(jié)果表明，系統(tǒng)基本容量上限受益于中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加。
　　其次，考慮認(rèn)知用戶發(fā)送端

3、包含多個認(rèn)知傳輸用戶，且認(rèn)知接收端為一個認(rèn)知基站的多用戶分集頻譜共享網(wǎng)絡(luò)，在獨(dú)立同瑞利衰落分布信道條件下，研究了系統(tǒng)上行鏈路的有效信道容量問題。研究結(jié)果顯示，有效信道容量上限受益于多認(rèn)知傳輸用戶，并證明了多用戶分集增益的存在。另外，提出了基于多天線選擇分集接收的多用戶分集認(rèn)知無線電頻譜共享方案。推導(dǎo)了認(rèn)知接收端信噪比的累積分布函數(shù)與概率密度函數(shù)，分析了多天線數(shù)目與認(rèn)知用戶數(shù)對系統(tǒng)信道遍歷容量的影響。同時，在不考慮認(rèn)知用戶發(fā)送功率約束的條

4、件下，給出了認(rèn)知用戶系統(tǒng)信道遍歷容量的解析表達(dá)式。該方案通過在認(rèn)知接收端采用多天線選擇分集接收，相比傳統(tǒng)的采用單天線接收的多用戶分集頻譜共享系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提高認(rèn)知系統(tǒng)信道遍歷容量。
　　第三，考慮認(rèn)知發(fā)送端為認(rèn)知基站，認(rèn)知接收端為多個認(rèn)知接收用戶的頻譜共享系統(tǒng)模型。假定認(rèn)知基站到主用戶接收端間信道服從Nakagami衰落分布，認(rèn)知基站到各個認(rèn)知接收用戶間信道服從瑞利衰落分布，且各認(rèn)知信道間相互獨(dú)立。在每個工作時隙，認(rèn)知基站通過機(jī)

5、會通信調(diào)度選擇具備最好信道條件的認(rèn)知接收用戶與其通信。研究了非對稱信道條件下機(jī)會通信頻譜共享系統(tǒng)的下行鏈路遍歷容量與中斷容量，并得到了其容量的解析表達(dá)式。研究結(jié)果表明，基本容量上限受益于機(jī)會通信用戶數(shù)的增加與Nakagami衰落信道參數(shù)m值的變小。
　　最后，研究了在非理想信道條件下，頻譜共享系統(tǒng)有效信道容量最大化及其功率分配問題。研究表明，相比理想信道狀態(tài)信息，在非理想信道狀態(tài)信息條件下，系統(tǒng)有效信道容量上限有所下降，但更適合實(shí)