基于頻譜感知的MB-OFDM UWB干擾回避機制的研究.pdf

1、隨著各種便攜式計算設備、通信設備、數據存儲設備和多媒體處理設備的日益普及，如何在它們之間建立可靠、即時、便捷的互聯(lián)成為日益迫切的需求。超寬帶技術作為一種高速率、微功率、低成本的無線通信技術成為了新的研究熱點之一。其中Wi-Media聯(lián)盟提出的基于OFDM的MB-OFDM方案具有靈活的頻譜配置，便于適應不同地區(qū)的頻譜規(guī)范，得到了很多廠商的大力支持。但是由于超寬帶占有的帶寬很寬，與許多已經授權的窄帶或寬帶用戶頻譜相重疊，而造成了超寬帶與現(xiàn)存

2、網絡之間的干擾，尤其是現(xiàn)存窄帶系統(tǒng)對超寬帶系統(tǒng)的干擾，很大程度上影響了超寬帶的廣泛應用。認知無線電技術是一種新的智能無線通信技術，頻譜感知是認知無線電的關鍵技術。本文結合頻譜感知算法，將能量感知算法應用到超寬帶系統(tǒng)中，來檢測已授權用戶是否存在，并得到干擾圖譜。在此基礎上，結合MB-OFDM UWB系統(tǒng)的傳統(tǒng)跳頻方案，在不同的干擾程度情況下，提出了基于頻譜感知方法的自適應跳頻方案和子載波退避干擾回避機制，對其在典型超寬帶信道環(huán)境中的性能進

3、行了仿真分析。
　　 本論文完成的主要工作可以概括為以下幾方面：
　　 1.結合認知無線電頻譜感知方法，提出了基于能量檢測方法的干擾圖譜檢測算法。該算法應用能量檢測方法，在MB-OFDM UWB系統(tǒng)頻帶的子載波上，對同頻段的窄帶用戶802.11a系統(tǒng)信號進行能量檢測，得到各個子載波的判決值di,q。在MB-OFDM UWB系統(tǒng)中對傳輸信號的每個子頻帶，統(tǒng)計其128個子載波的能量檢測判決值di,q，得到128長的二進制序列

4、ηi=[di，1，di,2，...，di，q，...，di，128]。根據兩個系統(tǒng)信號帶寬的數值關系，可知若存在一個802.11a信號干擾源，其帶寬20MH會影響MB-OFDM UWB系統(tǒng)信號的5個連續(xù)子載波，由此可進一步得到子頻帶干擾圖譜檢測算法，并得到子頻帶干擾圖譜為長為3的二進制序列。
　　 2.針對MB-OFDM UWB系統(tǒng)的傳統(tǒng)跳頻方案，提出一種基于頻譜感知方法的自適應跳頻抗干擾算法。該算法是在基于認知無線電頻譜感知方

5、法基礎上提出來的，它克服了MB-OFDM UWB系統(tǒng)傳統(tǒng)跳頻方案的“盲跳頻”的不足，利用頻譜感知方法檢測802.11a授權用戶是否存在，并根據所得到子頻帶干擾圖譜生成跳頻序列，避開干擾進行跳頻，很大程度的改善系統(tǒng)性能。當干擾嚴重，而自適應跳頻無法避開干擾時，在子載波干擾圖譜的基礎上，進一步采用子載波退避機制與自適應跳頻相結合的方法以提高系統(tǒng)性能。
　　 3．對所提方案在典型超寬帶信道中的性能進行了仿真分析，并與MB-OFDM U

6、WB系統(tǒng)的傳統(tǒng)跳頻方法進行了對比。仿真結果表明：
　　 1)與傳統(tǒng)MB-OFDM跳頻相比，當γ=0時，與傳統(tǒng)跳頻方案相比，在誤碼率為10-3自適應跳頻可以取得3dB的信噪比增益。當γ值從0增大到0.9時，系統(tǒng)的誤碼率性能隨之下降，表明基于頻譜感知的跳頻方案在三個子帶在同一時間被干擾的情況下不能避免干擾，系統(tǒng)沒有很強的魯棒性。
　　 2)當γ≠0時，與傳統(tǒng)跳頻方案相比，基于子載波退避機制的MB-OFDM UWB系統(tǒng)在IEE

7、E802.11a用戶干擾情況下，誤碼率性能與無干擾狀態(tài)下類似，有效地避免了窄帶干擾。對于給定的γ值，尤其是γ值越大時，系統(tǒng)性能增益提高越明顯，可以與無干擾時系統(tǒng)抗干擾性能相類似。例如，當γ=0.3時，相對于傳統(tǒng)的跳頻系統(tǒng)方案，本文所提出的子載波退避方案有4dB的信噪比增益，而當γ=0.9時，信噪比增益達7dB。所以，子載波退避機制是在提升MB-OFDM UWB系統(tǒng)抗干擾性能方面很有效。
　　 3)本文所提出的抗干擾方案在不同的信