新一代無線網(wǎng)絡中多載波調(diào)制與資源分配若干關鍵技術研究.pdf

1、以多用戶協(xié)作通信和認知無線電為主要技術的新一代無線網(wǎng)絡已成為當今無線通信領域的研究熱點?；趨f(xié)作分集思想的多用戶協(xié)作通信及其組網(wǎng)技術為多跳網(wǎng)絡和無線網(wǎng)格網(wǎng)等異構網(wǎng)絡的融合提供了新的研究模式，協(xié)作節(jié)點通過對中繼信號（多跳信號）和信源信號（單跳信號）進行聯(lián)合處理，實現(xiàn)了單跳通信與多跳通信的并行組合，不僅獲得了空間分集增益，而且提高了能量有效性。另一方面，認知無線電可以自適應地感知周圍無線環(huán)境，通過對無線環(huán)境的理解和學習，實時地改變系統(tǒng)參數(shù)，

2、以適應外部無線環(huán)境變化，從而優(yōu)化通信系統(tǒng)性能，充分利用有限的頻譜資源，顯著提高頻譜利用率，實現(xiàn)不同用戶之間的頻譜共享。基于認知無線電技術的認知無線網(wǎng)絡在新一代無線網(wǎng)絡中具有非常廣闊的應用前景。
　　 本論文以新一代無線通信網(wǎng)絡為背景，深入研究了多用戶協(xié)作通信中的協(xié)作多輸入多輸出（MIMO）與廣義多載波、分布式編碼與分集復用折衷、多用戶功率分配與跨層協(xié)作等關鍵技術。同時，將協(xié)作與認知進行結合，探討了認知無線網(wǎng)絡中基于多載波調(diào)制的頻

3、譜感知與抗干擾編碼、基于認知OFDM的最大似然比頻譜檢測和子載波分配算法，以及范德蒙頻分復用技術等。論文主要工作與創(chuàng)新點如下：
　　 （1）提出了基于廣義多載波的協(xié)作MIMO信號聯(lián)合檢測算法和多節(jié)點低復雜度分布式空時均衡算法。
　　 建立協(xié)作MIMO中廣義多輸入多輸出理論分析模型，協(xié)作節(jié)點采用多載波調(diào)制（正交頻分復用（OFDM）與濾波多音調(diào)制（FMT））對抗信道頻率選擇性衰落，對協(xié)作MIMO中FMT系統(tǒng)進行建模，提出了F

4、MT調(diào)制信號的聯(lián)合檢測與信道均衡新算法。同時，研究了協(xié)作MIMO中的分布式空時編碼技術，提出了基于空間復用的分布式垂直型貝爾實驗室分層空時編碼（D-VBLAST）自適應低復雜度判決反饋均衡（DFE）算法。同時，研究了多節(jié)點基于空間分集的分布式空時分組編碼及其分集復用折衷技術，實現(xiàn)在協(xié)作MIMO中采用分布式空時分組編碼時系統(tǒng)的復用度與分集度達到最佳折衷。
　　 （2）提出了協(xié)作MIMO中不同優(yōu)化目標下多節(jié)點最優(yōu)功率分配策略，以及基

5、于Jackson排隊網(wǎng)絡模型的多中繼跨層協(xié)作通信方案。
　　 研究資源受限條件下協(xié)作MIMO系統(tǒng)在最大化容量準則、最小化符號差錯率目標下，不同協(xié)作節(jié)點數(shù)與節(jié)點間不同協(xié)作策略對最優(yōu)功率分配的影響。與此同時，借鑒現(xiàn)代通信中的排隊論在跨層優(yōu)化中的應用，提出了協(xié)作MIMO中基于Jackson排隊網(wǎng)絡模型的多中繼跨層協(xié)作策略，協(xié)作節(jié)點在獲取最優(yōu)功率分配的同時保障系統(tǒng)服務質(zhì)量。
　　 （3）提出了認知無線網(wǎng)絡中基于濾波器組的多載波頻

6、譜感知模型，以及基于認知OFDM的新型抗干擾編碼策略。
　　 鑒于傳統(tǒng)認知OFDM頻譜旁瓣峰值高帶來的子載波間干擾問題，采用高效的頻譜旁瓣抑制策略是實現(xiàn)認知OFDM的關鍵。所提基于濾波器組的認知物理層多載波頻譜感知方法利用Thomson多抽頭頻譜估計與均方根-奈奎斯特濾波器頻譜估計，獲取較高的感知靈敏度與較寬的頻譜動態(tài)感知范圍，從而提高感知精確度，實現(xiàn)高可靠度的多載波調(diào)制。同時，提出了兩種認知OFDM中高效的抗干擾編碼策略：基于

7、均勻子信道選擇的無碼率編碼和基于非均勻子信道選擇的分段編碼，在保護主用戶通信的前提下實現(xiàn)認知用戶數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
　　 （4）提出了認知無線網(wǎng)絡中基于最大似然比頻譜檢測的子載波分配算法與范德蒙頻分復用技術。
　　 認知無線網(wǎng)絡中多個認知用戶在時域與頻域?qū)χ饔脩羰跈囝l譜進行感知，認知基站通過協(xié)作檢測與感知數(shù)據(jù)融合對主用戶頻譜空洞進行聯(lián)合精確感知。所提最大似然比頻譜檢測算法自適應信道變化，基于該算法的子載波分配策略可以明顯提