認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)干擾對(duì)齊與頻譜共享技術(shù)研究.pdf

1、未來(lái)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已朝著通信速率更高、傳輸容量更大的多媒體通信方向發(fā)展，必將有大規(guī)模的頻譜資源需求。實(shí)際，各種頻譜效率提升技術(shù)均是在頻譜無(wú)沖突，即用戶間不存在頻率干擾的條件下提出的。本質(zhì)上說(shuō)，頻譜效率的提升是解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中用戶頻率干擾問(wèn)題的。本文正是在這一背景下，提出認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的干擾對(duì)齊技術(shù)及頻譜共享拍賣技術(shù)。期望認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)與這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合能夠最大化頻譜效率。
　　本文的主要工作如下:
　　1.認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)接入機(jī)制的研究

2、r>　　傳統(tǒng)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，認(rèn)知用戶只能接入主要用戶的空閑頻帶，而不能同時(shí)與主要用戶共享帶寬。為了實(shí)現(xiàn)頻譜資源更加有效的利用，本文提出了一種容量最優(yōu)機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊接入算法。該算法在保證主要用戶信道容量的基礎(chǔ)上，認(rèn)知用戶與主要用戶可以占用相同的頻帶同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)且認(rèn)知用戶對(duì)主要用戶的干擾為零。所提出的算法由混合網(wǎng)絡(luò)基站估計(jì)信道狀態(tài)信息并計(jì)算主要用戶的信道容量及系統(tǒng)總信道容量。根據(jù)容量最優(yōu)的準(zhǔn)則確定預(yù)編碼向量及解碼向量。當(dāng)主要用戶的信道容量與未接入

3、認(rèn)知用戶時(shí)相比不下降，同時(shí)，總信道容量大于未接入認(rèn)知用戶時(shí)的總?cè)萘?，此時(shí)，認(rèn)知用戶以容量最優(yōu)機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的方式接入網(wǎng)絡(luò)。仿真結(jié)果表明，在相同信道狀態(tài)條件下，所提出的算法較現(xiàn)有算法具有更優(yōu)的信道容量并可提高認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)頻帶利用率。
　　2.分布式干擾對(duì)齊與干擾抵消技術(shù)
　　提出一種基于傳輸延時(shí)的干擾對(duì)齊算法。該算法將雙天線基站的接收信號(hào)按照奇，偶時(shí)隙分離，從而將期望信號(hào)與干擾信號(hào)分離。一個(gè)雙天線的基站可以同時(shí)支持3個(gè)甚至4個(gè)用戶同

4、時(shí)接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路。仿真了上行采用虛擬多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系統(tǒng)的性能，即一個(gè)具有兩天線的基站同時(shí)支持多個(gè)具有單天線的用戶。進(jìn)一步，提出了改進(jìn)的傳輸時(shí)延干擾對(duì)齊算法及與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案。該算法按照時(shí)間傳輸奇、偶順序?qū)?lái)自不同發(fā)送端的信號(hào)分離。同時(shí)，依據(jù)高速鐵路信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，提出了分布式空間線性干擾對(duì)齊算法應(yīng)用于車內(nèi)接入系統(tǒng)。分析結(jié)果表明，基于干擾對(duì)齊的車內(nèi)接入

5、子系統(tǒng)信號(hào)傳輸理論值可以達(dá)到4個(gè)總的自由度。其系統(tǒng)誤碼率優(yōu)于未采用干擾對(duì)齊的系統(tǒng)，且下行誤碼率的性能略優(yōu)于上行。而基于傳輸時(shí)延的干擾對(duì)齊車地通信子系統(tǒng)可以同時(shí)支持兩套車載設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)且誤碼率性能優(yōu)于未采用干擾對(duì)齊的系統(tǒng)。
　　3.認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中繼干擾對(duì)齊算法
　　機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊應(yīng)用于認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)可使主要用戶與認(rèn)知用戶共用相同的頻帶同時(shí)傳輸信息，但機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊需要主要用戶完成信道預(yù)編碼。提出中繼干擾對(duì)齊算法應(yīng)用于認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，可大大減少主要

6、用戶的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。其預(yù)編碼操作均由認(rèn)知用戶完成，主要用戶無(wú)需感知認(rèn)知用戶的存在性。除此之外，分析并仿真了中繼干擾對(duì)齊算法的信道容量。仿真結(jié)果表明，在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)下行鏈路應(yīng)用中繼干擾對(duì)齊算法，其主要用戶及認(rèn)知用戶的信道容量無(wú)論在強(qiáng)相關(guān)性信道條件下還是弱相關(guān)性信道條件下，均優(yōu)于傳統(tǒng)的空間線性干擾對(duì)齊算法及機(jī)會(huì)空間正交干擾對(duì)齊算法。
　　4.頻譜拍賣與共享機(jī)制的研究
　　在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，基于主要用戶未全部占用可用頻譜資源這一事實(shí)，可依靠認(rèn)