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随着无线通信用户的增多,频谱资源变得日益稀缺,但是数据显示,拥有频谱使用权的授权用户对于频谱的利用率却并不高。因此,近年来认知无线电技术成为频谱资源利用率的解决方案。认知无线电的核心思想是使用户具有对无线通信环境的感知能力,自动调整传输频段及其他传输参数,在不影响其他用户的条件下进行通信。然而对认知无线电的研究尚属起步阶段。
本文基于认知无线电的基本思想,设计出一种能够让主要用户与次要用户同时共享频谱的系统,两个用户均采用OFDM调制技术。本文对该系统的问题进行了研究,同时提出了几种算法以抑制两个用户相互之间的干扰。
本文的贡献可以归结为以下四个方面:
1.提出了新的频谱资源共享方式,即次要用户利用从主要用户租来的子信道上进行数据传输的方式,这些出租子信道是主要用户的深衰落子信道。定点仿真表明,在引入抗干扰算法后,两个用户均可以正常工作。该系统更好的利用了稀缺的频谱资源。
2.因为主次用户均采用OFDM调制方式,主要用户接收机在时域同步上会受到次要用户的影响。针对这一问题,本文提出一种根据估计接收信号带外能量泄露,自适应调整保护间隔长度的方法,将次要用户的保护间隔长度保持在一个尽量短的长度,减少了对主要用户时域同步的干扰。同时,本文设计了次要用户时域同步的方案。
3.分析了两个用户在时间上的相对偏移对于主要用户性能的影响,指出应当保持两个系统在时域上处于恰当的相对位置,否则主要用户性能会受到损失。此外本文提出了对于次要用户发射信号在时域上加窗的算法,使用这一算法后,两个用户在时间上的相对偏移对于主要用户的影响将降低,仿真结果表明使用加窗算法将使主要用户性能提高1dB左右。
4.如果主要用户与次要用户在频率上不同步,则次要用户会对主要用户造成子载波间干扰。本文提出一种分簇出租子载波方案,使得主要用户在依据无线信道衰落选择出租子载波的同时,兼考虑出租子载波位置的连续性。仿真结果显示,在两个用户存在相对频偏的情况下,主要用户可以有1-2dB的性能提高。