基于OFDMA的認知系統(tǒng)相關技術的研究.pdf

1、認知無線電技術是無線電技術發(fā)展的一個里程碑,它是目前解決頻譜資源稀缺的關鍵技術。認知無線電技術允許非授權用戶通過頻譜檢測并動態(tài)地調(diào)整發(fā)送功率、頻譜和調(diào)制方式等參數(shù)靈活地占用授權用戶未使用的頻段進行通信,從而有效地提高了頻譜利用效率。OFDM技術是目前公認的比較容易實現(xiàn)頻譜資源控制和高效利用的傳輸方式,可以通過靈活的頻譜組合或裁剪,實現(xiàn)頻譜資源的充分利用。OFDMA技術是OFDM技術的一種擴展,OFDMA技術為認知無線電場景提供了一種非常

2、靈活的空中接口方式。因此,認知OFDMA技術成為了無線技術研究的一個熱點。目前,OFDMA技術的研究已經(jīng)較成熟,但是將OFDMA技術應用到認知無線電場景中,仍有許多待解決或待改進的問題。本文主要圍繞基于OFDMA的認知系統(tǒng)中的一些關鍵技術展開研究,并相應提出了一些解決問題的方法。
　　 首先研究了存在載波頻偏下的認知OFDMA系統(tǒng)載波檢測問題。闡述了存在載波頻偏下的載波間能量泄露模型,分析了由于載波頻偏引起的載波間泄露能量的分布

3、及3階干擾模型,提出了一種基于載波間干擾自消除的載波檢測方法。通過分次感知的方法,利用保守門限對置信度高的載波狀態(tài)先進行判決,然后對未判決的載波進行處理后再判斷。該方法有效改善了傳統(tǒng)的能量檢測無法區(qū)分授權用戶的信號與干擾的不足,在保持高檢測概率的前提下,有效降低了虛警概率。
　　 其次研究了認知OFDMA系統(tǒng)中由于認知用戶的載波頻偏引起的認知用戶對授權用戶的干擾的消除問題。分析了由于載波頻偏導致的認知用戶對授權用戶產(chǎn)生的干擾的模

4、型以及干擾系數(shù)的特點。在此基礎上提出了一種基于星座圖分裂的干擾消除算法。該方法能夠有效地將相鄰載波的星座點符號間歐氏距離增大,從而使認知用戶相鄰載波產(chǎn)生的干擾互相抵消,達到減小認知用戶對授權用戶干擾的目的。該方法同樣能夠增大認知用戶自身的載干比(Carrier-Interference Ratio,CIR),從而有效地彌補了由于星座點數(shù)目增多帶來的認知用戶信噪比的損失,從整體上改善了認知用戶的性能。
　　 然后研究了基于比例公平

5、約束條件下認知用戶的功率分配問題。為了防止認知用戶的“餓死”現(xiàn)象,在認知用戶的功率分配過程中引進了比例公平性約束條件,該條件的引入使得認知用戶的功率分配問題變得更加復雜。在載波峰值功率約束、比例公平性約束及總功率約束條件下優(yōu)化認知用戶的整體容量,這是一個典型的多約束條件下的模型優(yōu)化問題。傳統(tǒng)的博弈論、拉格朗日對偶分解等數(shù)學方法可以用來解決該類問題,但是運算復雜度很高,不利于工程實現(xiàn)。本文對該部分內(nèi)容的研究創(chuàng)新點在于,從問題本身出發(fā),充分