BWT系統(tǒng)中基于認知的頻譜聚合技術研究.pdf

1、隨著通信技術的快速發(fā)展，行業(yè)用戶要求集群系統(tǒng)在提供語音業(yè)務的同時，還要提供數(shù)據(jù)、圖像、視頻等寬帶業(yè)務。為滿足行業(yè)用戶的需求，寬帶無線集群（Broadband Wire less Trunking，BWT）系統(tǒng)的研發(fā)提上了日程。BWT系統(tǒng)是基于寬帶無線通信技術，采用寬帶業(yè)務形式，以指揮調(diào)度功能為主的專用無線通信系統(tǒng)。但是在BWT系統(tǒng)中實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸，存在缺乏足夠寬的連續(xù)頻譜和頻譜資源不足的問題，此問題是寬帶無線集群系統(tǒng)亟需解決的關鍵問題

2、之一。因此，本文進行基于認知無線電的頻譜聚合技術的研究，解決BWT系統(tǒng)中進行無線寬帶數(shù)據(jù)傳輸時缺乏足夠寬的連續(xù)頻譜和頻譜資源不足的問題。
　　首先，本文研究了認知無線電中的頻譜感知算法和頻譜聚合資源調(diào)度算法，作為本文的理論基礎。對于頻譜感知算法，主要研究了能量檢測算法和匹配濾波檢測算法，并分析了這兩種頻譜感知算法的性能。對于頻譜聚合資源調(diào)度算法，主要研究了頻譜聚合資源調(diào)度算法的調(diào)度器架構、成分載波選擇算法和資源塊分配算法。以上的研

3、究為本文后續(xù)工作的分析和仿真提供了理論依據(jù)。
　　其次，針對BWT系統(tǒng)中主從信號共存條件下現(xiàn)有頻譜感知算法感知主用戶信號存在困難和采用零中頻接收機作為頻譜感知接收機時信號中存在直流偏移的問題，本文提出了一種直流偏移自適應聯(lián)合頻譜感知算法。該算法利用本地掌握的BWT用戶先驗信息，能夠在隱主用戶問題導致的認知用戶信號和主用戶信號在同一頻帶內(nèi)同時存在的情況下感知主用戶信號。仿真結果表明，該算法在主從信號共存條件下有良好的檢測性能，并能在

4、未知直流偏移信息的情況下消除直流偏移對頻譜感知算法性能的影響。
　　然后，針對現(xiàn)有頻譜聚合資源調(diào)度算法并不適合于BWT系統(tǒng)頻譜聚合資源調(diào)度優(yōu)化分配的問題，本文提出一種基于認知的資源調(diào)度算法（Cognitive Radio basedResourceScheduling，CR-RS）優(yōu)化BWT系統(tǒng)中認知無線電條件下頻譜聚合的性能。文中提出一種新的兩層資源調(diào)度架構，利用等效傳輸帶寬的概念，使得BWT用戶在各個成分載波上獲得較好的負載均

5、衡，同時兼顧了BWT用戶之間的公平性。仿真結果從總吞吐量、用戶平均吞吐量、平均服務率、平均逗留時間四個方面綜合論證了本文提出的基于認知的資源調(diào)度算法比現(xiàn)有的頻譜聚合資源調(diào)度算法更加適用于BWT系統(tǒng)中的頻譜聚合。
　　最后，針對現(xiàn)有的頻譜聚合資源調(diào)度算法存在不能滿足BWT系統(tǒng)時延要求的問題，本文提出了一種面向實時業(yè)務的成分載波配置切換算法（ComponentCarriersConfigurationandSwitching sche

6、me forReal-timeTraffic，RT-CCCS），解決了現(xiàn)有頻譜聚合資源調(diào)度算法不能滿足BWT系統(tǒng)確定性時延要求的問題。該算法在保證認知用戶公平性和負載均衡的基礎上，計算滿足當前時延要求所需的認知頻譜帶寬，以此結果為基礎進行頻譜聚合所需成分載波的配置。如果當前配置的成分載波不能滿足時延要求，該算法自動調(diào)整配置的成分載波的數(shù)量，直至配置的成分載波的帶寬滿足BWT用戶的時延要求。仿真結果表明，該算法能夠保證BWT系統(tǒng)的平均時延