新一代無線網(wǎng)絡(luò)中多載波調(diào)制與資源分配若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、以多用戶協(xié)作通信和認(rèn)知無線電為主要技術(shù)的新一代無線網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)今無線通信領(lǐng)域的研究熱點?；趨f(xié)作分集思想的多用戶協(xié)作通信及其組網(wǎng)技術(shù)為多跳網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)格網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合提供了新的研究模式，協(xié)作節(jié)點通過對中繼信號（多跳信號）和信源信號（單跳信號）進(jìn)行聯(lián)合處理，實現(xiàn)了單跳通信與多跳通信的并行組合，不僅獲得了空間分集增益，而且提高了能量有效性。另一方面，認(rèn)知無線電可以自適應(yīng)地感知周圍無線環(huán)境，通過對無線環(huán)境的理解和學(xué)習(xí)，實時地改變系統(tǒng)參數(shù)，

2、以適應(yīng)外部無線環(huán)境變化，從而優(yōu)化通信系統(tǒng)性能，充分利用有限的頻譜資源，顯著提高頻譜利用率，實現(xiàn)不同用戶之間的頻譜共享?；谡J(rèn)知無線電技術(shù)的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)在新一代無線網(wǎng)絡(luò)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本論文以新一代無線通信網(wǎng)絡(luò)為背景，深入研究了多用戶協(xié)作通信中的協(xié)作多輸入多輸出（MIMO）與廣義多載波、分布式編碼與分集復(fù)用折衷、多用戶功率分配與跨層協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)。同時，將協(xié)作與認(rèn)知進(jìn)行結(jié)合，探討了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于多載波調(diào)制的頻

3、譜感知與抗干擾編碼、基于認(rèn)知OFDM的最大似然比頻譜檢測和子載波分配算法，以及范德蒙頻分復(fù)用技術(shù)等。論文主要工作與創(chuàng)新點如下：
　　 （1）提出了基于廣義多載波的協(xié)作MIMO信號聯(lián)合檢測算法和多節(jié)點低復(fù)雜度分布式空時均衡算法。
　　 建立協(xié)作MIMO中廣義多輸入多輸出理論分析模型，協(xié)作節(jié)點采用多載波調(diào)制（正交頻分復(fù)用（OFDM）與濾波多音調(diào)制（FMT））對抗信道頻率選擇性衰落，對協(xié)作MIMO中FMT系統(tǒng)進(jìn)行建模，提出了F

4、MT調(diào)制信號的聯(lián)合檢測與信道均衡新算法。同時，研究了協(xié)作MIMO中的分布式空時編碼技術(shù)，提出了基于空間復(fù)用的分布式垂直型貝爾實驗室分層空時編碼（D-VBLAST）自適應(yīng)低復(fù)雜度判決反饋均衡（DFE）算法。同時，研究了多節(jié)點基于空間分集的分布式空時分組編碼及其分集復(fù)用折衷技術(shù)，實現(xiàn)在協(xié)作MIMO中采用分布式空時分組編碼時系統(tǒng)的復(fù)用度與分集度達(dá)到最佳折衷。
　　 （2）提出了協(xié)作MIMO中不同優(yōu)化目標(biāo)下多節(jié)點最優(yōu)功率分配策略，以及基

5、于Jackson排隊網(wǎng)絡(luò)模型的多中繼跨層協(xié)作通信方案。
　　 研究資源受限條件下協(xié)作MIMO系統(tǒng)在最大化容量準(zhǔn)則、最小化符號差錯率目標(biāo)下，不同協(xié)作節(jié)點數(shù)與節(jié)點間不同協(xié)作策略對最優(yōu)功率分配的影響。與此同時，借鑒現(xiàn)代通信中的排隊論在跨層優(yōu)化中的應(yīng)用，提出了協(xié)作MIMO中基于Jackson排隊網(wǎng)絡(luò)模型的多中繼跨層協(xié)作策略，協(xié)作節(jié)點在獲取最優(yōu)功率分配的同時保障系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。
　　 （3）提出了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于濾波器組的多載波頻

6、譜感知模型，以及基于認(rèn)知OFDM的新型抗干擾編碼策略。
　　 鑒于傳統(tǒng)認(rèn)知OFDM頻譜旁瓣峰值高帶來的子載波間干擾問題，采用高效的頻譜旁瓣抑制策略是實現(xiàn)認(rèn)知OFDM的關(guān)鍵。所提基于濾波器組的認(rèn)知物理層多載波頻譜感知方法利用Thomson多抽頭頻譜估計與均方根-奈奎斯特濾波器頻譜估計，獲取較高的感知靈敏度與較寬的頻譜動態(tài)感知范圍，從而提高感知精確度，實現(xiàn)高可靠度的多載波調(diào)制。同時，提出了兩種認(rèn)知OFDM中高效的抗干擾編碼策略：基于

7、均勻子信道選擇的無碼率編碼和基于非均勻子信道選擇的分段編碼，在保護主用戶通信的前提下實現(xiàn)認(rèn)知用戶數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
　　 （4）提出了認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中基于最大似然比頻譜檢測的子載波分配算法與范德蒙頻分復(fù)用技術(shù)。
　　 認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中多個認(rèn)知用戶在時域與頻域?qū)χ饔脩羰跈?quán)頻譜進(jìn)行感知，認(rèn)知基站通過協(xié)作檢測與感知數(shù)據(jù)融合對主用戶頻譜空洞進(jìn)行聯(lián)合精確感知。所提最大似然比頻譜檢測算法自適應(yīng)信道變化，基于該算法的子載波分配策略可以明顯提