下一代無線通信系統(tǒng)中高效傳輸及頻譜感知關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、頻譜資源是無線通信中最重要的資源，無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展都是以提高頻譜利用率為核心的。提高頻譜利用率有兩種途徑：一種是通過高效的傳輸技術(shù)不斷提高現(xiàn)有系統(tǒng)的頻譜使用效率，使其在相同大小頻段下的系統(tǒng)吞吐量不斷提高；另一種則是最新提出的頻譜重用方式，通過感知現(xiàn)有系統(tǒng)的空閑頻段，在不影響現(xiàn)有系統(tǒng)運作的前提下，允許其他系統(tǒng)對現(xiàn)有系統(tǒng)沒有充分使用的頻譜進(jìn)行重用。多入多出頻分復(fù)用(MIMO-OFDM)技術(shù)由于可以大幅度提高以碼分多址(CDMA)為代表

2、的第三代移動通信技術(shù)的頻譜利用率而成為下一代移動通信系統(tǒng)物理層的核心技術(shù)。認(rèn)知無線電技術(shù)由于可以在不干擾現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下通過感知頻譜來重新利用那些未被充分使用的授權(quán)頻譜而成為最新的研究熱點。這兩種技術(shù)分別使用以上兩種方式提高了頻譜的整體利用效率。 本文在國內(nèi)外相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，針對MIMO-OFDM系統(tǒng)及認(rèn)知無線電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵理論與技術(shù)進(jìn)行了深入研究，特別是在以MIMO-OFDM為基礎(chǔ)的多址接入技術(shù)、OFDM信道估計技術(shù)、

3、認(rèn)知無線電系統(tǒng)的頻譜感知技術(shù)等方面取得了較大研究進(jìn)展。 在以MIMO-OFDM為基礎(chǔ)的多址接入技術(shù)方面，本文研究了空時頻擴頻GDMA系統(tǒng)，以獲得最大分集為目標(biāo)，推導(dǎo)出了此系統(tǒng)的擴頻碼設(shè)計準(zhǔn)則，并在此準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上提出了兩種新的擴頻碼：排序雙正交碼和充零旋轉(zhuǎn)傅立葉碼。排序雙正交碼在系統(tǒng)甩戶數(shù)為1時可以獲得全部的空間和頻率分集，但在用戶數(shù)多于1時不能達(dá)到此目標(biāo)。充零旋轉(zhuǎn)傅立葉碼可以在任意用戶數(shù)的情況下獲得全部的空間和頻率分集，但其所支

4、持的用戶數(shù)少于排序雙正交碼。 在OFDM信道估計方面，本文提出了一種新的參數(shù)化信道估計方案。與非參數(shù)化信道估計方案相比，參數(shù)化信道估計方案由于增加了信道參數(shù)估計模塊并利用此模塊輔助信道估計，從而取得了比非參數(shù)化信道估計方案更優(yōu)異的性能。但是也由于增加了此模塊，參數(shù)化信道估計方案的復(fù)雜度高于非參數(shù)化信道估計方案。所提算法成功彌補了這兩類算法的復(fù)雜度和性能差距，其可以在復(fù)雜度較低的情況下獲得優(yōu)異的性能。 在頻譜感知方面，本文

5、首先提出了兩種自適應(yīng)的單帶頻譜感知方案，不同于現(xiàn)存頻譜感知方案那樣需要等待獲得所有的抽樣信號后才判定頻段的占用情況，這兩種方案可以一邊接收抽樣信號，一邊做出判定，一旦給出判定，則停止抽樣。因而它們能以較少的檢測時間獲得期望的性能。其次，為了對抗認(rèn)知無線電系統(tǒng)中存在的噪聲不確定性，我們設(shè)計了一類多帶頻譜感知方案，不同于現(xiàn)存方案輪流檢測每個頻段，此類方案同時檢測多個頻段。根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則的不同，這類方案又可分為基于信息論準(zhǔn)則的多帶頻譜感知方案和