基于頻譜感知的MB-OFDM UWB干擾回避機(jī)制的研究.pdf

1、隨著各種便攜式計(jì)算設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和多媒體處理設(shè)備的日益普及，如何在它們之間建立可靠、即時(shí)、便捷的互聯(lián)成為日益迫切的需求。超寬帶技術(shù)作為一種高速率、微功率、低成本的無線通信技術(shù)成為了新的研究熱點(diǎn)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(yīng)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(jīng)授權(quán)的窄帶或?qū)拵в脩纛l譜相重疊，而造成了超寬帶與現(xiàn)存

2、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用。認(rèn)知無線電技術(shù)是一種新的智能無線通信技術(shù)，頻譜感知是認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合頻譜感知算法，將能量感知算法應(yīng)用到超寬帶系統(tǒng)中，來檢測已授權(quán)用戶是否存在，并得到干擾圖譜。在此基礎(chǔ)上，結(jié)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(yīng)跳頻方案和子載波退避干擾回避機(jī)制，對其在典型超寬帶信道環(huán)境中的性能進(jìn)

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(jié)合認(rèn)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(yīng)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(jìn)行能量檢測，得到各個(gè)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(gè)子頻帶，統(tǒng)計(jì)其128個(gè)子載波的能量檢測判決值di,q，得到128長的二進(jìn)制序列

4、ηi=[di，1，di,2，...，di，q，...，di，128]。根據(jù)兩個(gè)系統(tǒng)信號帶寬的數(shù)值關(guān)系，可知若存在一個(gè)802.11a信號干擾源，其帶寬20MH會(huì)影響MB-OFDM UWB系統(tǒng)信號的5個(gè)連續(xù)子載波，由此可進(jìn)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(jìn)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(yīng)跳頻抗干擾算法。該算法是在基于認(rèn)知無線電頻譜感知方

5、法基礎(chǔ)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(quán)用戶是否存在，并根據(jù)所得到子頻帶干擾圖譜生成跳頻序列，避開干擾進(jìn)行跳頻，很大程度的改善系統(tǒng)性能。當(dāng)干擾嚴(yán)重，而自適應(yīng)跳頻無法避開干擾時(shí)，在子載波干擾圖譜的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用子載波退避機(jī)制與自適應(yīng)跳頻相結(jié)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(jìn)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(jìn)行了對比。仿真結(jié)果表明：
　　 1)與傳統(tǒng)MB-OFDM跳頻相比，當(dāng)γ=0時(shí)，與傳統(tǒng)跳頻方案相比，在誤碼率為10-3自適應(yīng)跳頻可以取得3dB的信噪比增益。當(dāng)γ值從0增大到0.9時(shí)，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(gè)子帶在同一時(shí)間被干擾的情況下不能避免干擾，系統(tǒng)沒有很強(qiáng)的魯棒性。
　　 2)當(dāng)γ≠0時(shí)，與傳統(tǒng)跳頻方案相比，基于子載波退避機(jī)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(shí)，系統(tǒng)性能增益提高越明顯，可以與無干擾時(shí)系統(tǒng)抗干擾性能相類似。例如，當(dāng)γ=0.3時(shí)，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(dāng)γ=0.9時(shí)，信噪比增益達(dá)7dB。所以，子載波退避機(jī)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