認知無線電網絡頻譜共享策略的研究.pdf

1、近年來，隨著無線通信技術的發(fā)展，無線網絡用戶對寬帶業(yè)務的需求猛增。傳統(tǒng)的為無線網絡和設備固定指配頻譜的方式逐漸顯示出其固有的弊端。具體表現(xiàn)在，某些頻段上（比如ISM頻段）頻譜非常擁擠，而另一部分頻段（比如電視頻段）頻譜利用率又非常低。因此，為了實現(xiàn)無線頻譜的高效利用，給消費者提供真正精彩的無線寬帶業(yè)務，認知無線電技術應運而生。在認知無線電網絡中，具有認知能力的設備（即認知用戶）可以動態(tài)地識別在時間或空間上未被授權用戶使用的頻譜，并且智能

2、地調整中心頻率和帶寬去接入這些頻譜，從而實現(xiàn)授權用戶與認知用戶之間的動態(tài)頻譜共享。在動態(tài)頻譜共享策略的研究中，如何優(yōu)化頻域、空域以及時域資源以提高頻譜利用率是目前國內外研究的熱點。本文基于頻域和空域資源的優(yōu)化對動態(tài)頻譜共享策略進行了研究。主要內容如下:
　　 1)授權用戶對頻譜的使用是動態(tài)的，隨著授權用戶對頻譜的占用與釋放，可利用的頻譜資源被分成許多大小不等的頻譜碎片，頻譜碎片的產生大大降低了頻譜利用率。因此，認知無線電網絡在與

3、授權用戶共享頻域資源時必須能夠處理這種頻譜碎片問題。本文提出了兩種自適應的頻譜接入策略:一種是基于高層協(xié)議對頻譜碎片進行有效地聚合;另一種是直接在物理層上解決頻譜碎片問題。這兩種策略不僅能夠準確地選擇出最優(yōu)的傳輸信道并且還能有效地對碎片進行整理。仿真結果表明這兩種策略都能夠有效地利用頻譜資源，大大提高系統(tǒng)的吞吐量。
　　 2)在認知無線電(CR)多用戶多輸入單輸出(MU-MISO)廣播信道(BC)中，消除多用戶干擾，使和速率最大

4、化是系統(tǒng)優(yōu)化的目標。預編碼技術是達到上述目標，實現(xiàn)認知用戶和授權用戶在空域上共享頻譜的關鍵所在。由于基于最小均方誤差(MMSE)的線性預編碼方案能夠更好地平衡計算復雜度與系統(tǒng)的性能，因此本文主要研究基于MMSE的線性預編碼方案在CRMU-MISO-BC系統(tǒng)中的應用。不同于傳統(tǒng)的非CR模型，這里認知用戶不僅需要滿足發(fā)射端的總功率限定，同時也要滿足對主用戶的干擾功率限定。也就是說，CRMU-MISOBC的頻譜共享問題是一個多約束的非凸優(yōu)化問