下一代無線通信系統(tǒng)中高效傳輸及頻譜感知關鍵技術的研究.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行重用。多入多出頻分復用(MIMO-OFDM)技術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。認知無線電技術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頻譜而成為最新的研究熱點。這兩種技術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)外相關研究工作的基礎上，針對MIMO-OFDM系統(tǒng)及認知無線電系統(tǒng)的若干關鍵理論與技術進行了深入研究，特別是在以MIMO-OFDM為基礎的多址接入技術、OFDM信道估計技術、

3、認知無線電系統(tǒng)的頻譜感知技術等方面取得了較大研究進展。 在以MIMO-OFDM為基礎的多址接入技術方面，本文研究了空時頻擴頻GDMA系統(tǒng)，以獲得最大分集為目標，推導出了此系統(tǒng)的擴頻碼設計準則，并在此準則的基礎上提出了兩種新的擴頻碼：排序雙正交碼和充零旋轉傅立葉碼。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時不能達到此目標。充零旋轉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雜度和性能差距，其可以在復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，為了對抗認知無線電系統(tǒng)中存在的噪聲不確定性，我們設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)設計準則的不同，這類方案又可分為基于信息論準則的多帶頻譜感知方案和