基于濾波器組的多載波技術(shù)在認(rèn)知無(wú)線電中的應(yīng)用研究.pdf

1、認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio, CR)是目前解決頻譜資源稀缺和授權(quán)頻段頻譜利用率低等問題的關(guān)鍵技術(shù)。非授權(quán)用戶若要使用授權(quán)頻段，首先要保證授權(quán)用戶的傳輸不受影響，這意味著在認(rèn)知無(wú)線電中，首要的任務(wù)就是檢測(cè)頻譜空洞和決定哪些頻段可以被使用。由于認(rèn)知用戶使用頻譜的靈活性，一般采用多載波技術(shù)作為其傳輸方法。正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM)由于其良好

2、的抗多徑干擾能力、簡(jiǎn)單的信道均衡技術(shù)、通過(guò)循環(huán)前綴消除ISI、ICI等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為CR物理層的傳輸技術(shù)。但是OFDM存在一些缺點(diǎn)，比如較高的帶外泄露，需要使用循環(huán)前綴等，這會(huì)降低頻譜的利用率?；诖?，濾波器組多載波技術(shù)(Filter Banks based Multicarrier，F(xiàn)BMC)由于其較小的帶外干擾，被認(rèn)為是一種可以替代OFDM的技術(shù)。本論文研究了FBMC在認(rèn)知無(wú)線電中的應(yīng)用，包括基于分析濾波器組的高效的頻譜檢測(cè)、F

3、BMC發(fā)送端的FFT Pruning等。
　　 論文首先研究了FBMC的基本原理，包括濾波器組的原理、多相結(jié)構(gòu)以及組成FBMC的兩種濾波器組：作為發(fā)送端的綜合濾波器組和作為接收端的分析濾波器組。
　　 其次介紹了基于濾波器組的頻譜檢測(cè)技術(shù)?，F(xiàn)有的基于濾波器組的頻譜檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)精度比較低，為了提高檢測(cè)精度，需要增加濾波器組的通道數(shù)或者使用其他的輔助檢測(cè)方法，這會(huì)使得檢測(cè)所需的計(jì)算量變得很大。本文提出了一種多步檢測(cè)機(jī)制，

4、即多次利用濾波器組來(lái)檢測(cè)頻段中的用戶，相比于傳統(tǒng)的基于濾波器組的頻譜檢測(cè)，可以在降低計(jì)算量的同時(shí)，提高檢測(cè)精度。同時(shí)，本文還在檢測(cè)判決器中加入了自適應(yīng)門限機(jī)制，可以提高頻譜檢測(cè)的檢測(cè)概率。
　　 認(rèn)知用戶往往只能使用頻段的某一部分，這會(huì)使其發(fā)送端的輸入數(shù)據(jù)中存在大量的0數(shù)據(jù)，從而造成發(fā)送端調(diào)制時(shí)很多不必要的0計(jì)算。為了解決這一問題，論文研究了FFT Pruning在FBMC中的應(yīng)用。通過(guò)比較各種現(xiàn)有的FFT Pruning算法的

5、優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇更為高效、靈活并且易于硬件實(shí)現(xiàn)的TransformDecomposition(TD)算法。為了進(jìn)一步減少計(jì)算量，論文在TD算法的基礎(chǔ)上，提出了抽取的TD算法(Decimation TD, DTD)。即將輸入的數(shù)據(jù)根據(jù)其奇、偶序號(hào)，分為兩個(gè)序列，即奇序列與偶序列。然后分別對(duì)奇序列和偶序列進(jìn)行TD運(yùn)算，最后將兩個(gè)TD得到的結(jié)果組合即可得到DFT運(yùn)算的結(jié)果。仿真結(jié)果顯示，當(dāng)非0點(diǎn)在兩個(gè)序列中分布不均勻時(shí)，DTD算法的計(jì)算量可以