關(guān)于ofdm的認(rèn)知無線電資源分配算法的研究

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1、南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論W1W2頻譜空洞頻譜空洞頻譜空洞151015202530圖1.1主用戶活動頻帶、頻譜空洞和OFDM子信道CR中的可用頻帶通常情況下是分段的不連續(xù)的，OFDM技術(shù)具有隨時加載和卸載單個子載波的能力，適用于CR動態(tài)頻譜分配的場合。基于OFDM的CR系統(tǒng)可以通過機(jī)會式的占用空閑頻帶子載波，根據(jù)子載波信道情況和干擾情況，綜合應(yīng)用動態(tài)子載波分配、自適應(yīng)子載波功率分配、自適應(yīng)調(diào)制編碼等自適應(yīng)技術(shù)，形成優(yōu)化的自適應(yīng)傳輸方案，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù)，從而使系統(tǒng)達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，提高頻譜資源利用

2、率和系統(tǒng)性能?；贠FDM的CR系統(tǒng)可以在充分利用當(dāng)前可用頻帶實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶通信的同時保證授權(quán)用戶的通信不會受到損害。1.2研究內(nèi)容CR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要重點(diǎn)研究解決以下三個方面：（1）無線場景分析，主要工作有無線傳輸環(huán)境分析和頻譜空洞檢測等；（2）信道識別，主要工作有信道狀態(tài)信息估計(jì)以及信道容量[4]預(yù)測等；（3）動態(tài)頻譜管理和發(fā)射功率控制。由于CR技術(shù)的引入，子載波和功率分配的研究提出了新問題，與傳統(tǒng)無線通信相比，主要存在兩個問題：（1）對主用戶的干擾功率必須控制在特定門限下，（2）要考慮可用頻帶的時變性以及保證認(rèn)知用戶的

3、服務(wù)質(zhì)量（QoS）。為了讓認(rèn)知用戶共享主用戶的頻譜資源，同時還不影響主用戶的通信，認(rèn)知用戶需要監(jiān)測并控制其對主用戶產(chǎn)生的干擾在一個可以接受的水平下，F(xiàn)CC頻譜策略任務(wù)組提出了“干[9]擾溫度”的概念來衡量這個干擾水平。主用戶的干擾溫度限制其實(shí)就是主用戶能夠承受最大干擾功率水平，若認(rèn)知用戶使用主用戶頻帶產(chǎn)生的總干擾功率能夠控制在該門限下，那么認(rèn)知用戶就可以使用主用戶頻帶。衰落環(huán)境下，認(rèn)知用戶的信號可能在經(jīng)歷了深度衰落后在主用戶接收機(jī)端的功率非常低，因此，認(rèn)知用戶除了可以利用頻譜空洞，還可以機(jī)會地共享主用戶的活動頻帶，只要保

4、證其在主用戶的接收機(jī)端產(chǎn)生的總干擾功率在特定的干擾功率門限下。認(rèn)知用戶與主用戶的頻帶共享方式有兩種，一是利用主用戶頻譜中的空閑頻帶和活動頻帶，該方式稱為侵略式共享，二是利用主用戶頻譜中的空閑頻帶，即認(rèn)知用戶只利用頻譜[10]空洞通信，該方式稱為保守式共享。2南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論認(rèn)知用戶共享主用戶頻帶主要產(chǎn)生兩種干擾，一是認(rèn)知用戶與主用戶間的鄰信道干擾，二是當(dāng)認(rèn)知用戶使用主用戶活動頻帶時二者之間的共信道干擾。由于子載波間的正交性，認(rèn)知用戶的載波間干擾（ICI）可忽略，而主用戶的信號可能不是OFDM信號，

5、那么與主用戶頻帶相鄰的認(rèn)知用戶OFDM信號旁瓣會對授權(quán)用戶頻帶產(chǎn)生鄰信道干擾，與認(rèn)知用戶頻帶相[8][11]鄰的主用戶信號也會對認(rèn)知用戶頻帶產(chǎn)生鄰信道干擾。本文主要研究適用于基于OFDM的認(rèn)知無線電保守式頻譜共享的動態(tài)資源分配方案，包括單認(rèn)知用戶場景下的資源分配方案和多認(rèn)知用戶場景下的子載波、功率分配方案。對于單認(rèn)知用戶場景，主要研究如何在可用頻帶的子載波上進(jìn)行功率分配；對于多認(rèn)知用戶場景，主要研究如何在多個認(rèn)知用戶間分配可用頻帶的子載波及其上的功率。1.3研究意義基于OFDM的認(rèn)知無線電系統(tǒng)可以通過機(jī)會式的利用空閑頻帶

6、子載波，根據(jù)子載波信道情況和干擾情況，綜合應(yīng)用動態(tài)子載波分配、自適應(yīng)子載波功率分配、自適應(yīng)調(diào)制編碼等自適應(yīng)技術(shù)，形成優(yōu)化的自適應(yīng)傳輸方案，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù)，從而使系統(tǒng)達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，提高頻譜資源利用率和系統(tǒng)性能。能夠在充分利用當(dāng)前可用頻帶實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶通信的同時保證授權(quán)用戶的通信不會受到損害。因此非常有研究意義。1.4論文內(nèi)容安排本文主要研究基于OFDM的認(rèn)知無線電的資源分配算法，全文分為六章，各章內(nèi)容安排如下：第一章，介紹本文的研究背景，研究內(nèi)容及意義。第二章，介紹認(rèn)知無線電的概念、模型以及關(guān)鍵技術(shù)，分析OF

7、DM技術(shù)在CR中的適用性，以及基于OFDM的CR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和需要解決的關(guān)鍵問題。第三章，主要研究基于OFDM的CR單認(rèn)知用戶資源分配算法，首先介紹了本文研究基于的頻譜模型和資源分配的優(yōu)化目標(biāo)，然后從最大化認(rèn)知用戶傳輸速率的角度研究了單認(rèn)知用戶資源分配方案，給出了一種改進(jìn)的簡單相對代價貪婪比特加載功率分配方案，并對各個資源分配方案進(jìn)行了仿真分析。第四章，主要研究基于OFDM的CR多認(rèn)知用戶資源分配算法，從最大化所有認(rèn)知用戶總傳輸速率的角度研究了可用資源在多個認(rèn)知用戶間的分配，主要研究了貪婪方法以及考慮公平性的資源分配方案，對

8、各分配個方案仿真分析，進(jìn)而研究了簡單相對代價貪婪比特加載3南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論方案在多用戶可用資源分配場景下的應(yīng)用和性能。第五章，基于最大化所有認(rèn)知用戶總傳輸速率的目的，提出了一種多用戶多干擾限制次優(yōu)資源分配策略，通過把主用戶的干擾功率限制轉(zhuǎn)化為多個認(rèn)知用戶分別能夠產(chǎn)生的最大干擾功率，實(shí)現(xiàn)可用資源