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认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术已经成为解决现有频谱资源短缺的非常有前景的技术。虽然OFDM/OFDMA ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术已经成为了认知无线电技术中的主流数据传输技术,但是适合认知无线电应用场景的信令传输技术和信令机制仍然没有合适的方案。本文研究了一种频谱自适应收发机技术-变换域通信系统(Transform Domain Communication System, TDCS),已有的TDCS文献中并未给出TDCS信号的数学模型,为此本文给出了TDCS信号的数学模型,进而提出了基于OFDM的TDCS以及基于交织OFDM的TDCS。和传统的TDCS相比,基于OFDM的TDCS与现有的OFDM/OFDMA技术有更大的兼容性,可以使用成熟的OFDM同步和信道估计技术,以及使用基于IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)的快速解调方案,同时可避免采用复杂的RAKE接收机。而基于交织OFDM的TDCS,通过交织,将连续分布的可用频谱等效的转换为随机分布的可用频谱,从而得到BER(Bit Error Rate)性能的提高。根据基于交织OFDM的TDCS模型,本文接着分析了其在AWGN信道中,单用户和多用户情况下的BER性能,得到了近似的BER公式。仿真结果表明,公式和实际的仿真性能曲线吻合得很好。由于实际场景中的通信系统大多是传输已编码的数据,本文不仅讨论了编码TDCS的软解调,还给出了基于OFDM的TDCS信号在衰落信道中的软解调方案,并且进而给出了基于IFFT的快速实现。和硬解调相比,该方案只有较小的复杂度增加,但是却能输出软信息,实现软译码和迭代译码。在IEEE 802.22 Profile C信道中的仿真结果证实了软解调方案的优越性。此外,本文提出了基于OFDM的TDCS的一种应用场景-认知无线电中的信令交换。通过分析认知无线电场景中的检测结果的特性,提出了一种基于检测结果交换的信令传输机制,并从信息论的角度证明了交换检测结果的必要性。该信令传输机制包括可实现的单链路算法和多用户接入流程。最后对信令传输机制的选择作出了分析,提出使用基于OFDM的TDCS作为该信令机制的传输方案。