认知无线电频谱共享若干关键技术研究

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随着 TD-LTE(TD-SCDMA Long Term Evolution)网络的迅猛发展,如何利用现有网络资源使新业务能够更好地发挥其作用成为了迫在眉睫的关键课题。认知无线电的引入可以很好地解决这一无线电频谱资源紧张的局面。  目前国际上给 TD-LTE划分的可用频段有几种,本文主要研究的是在2.3-2.4GHz频段上授权雷达系统和认知 TD-LTE系统之间的频谱共享问题。认知用户可以通过频谱感知、频谱管理、频谱移动性和频谱共享四个功能动态接入最佳的空闲频谱,使通信达到最佳效果。认知无线电中的频谱共享方式主要分为四大类:基于频谱接入方式的不同,其频谱共享方式分为Overlay(覆盖)和Underlay(共存);根据无线电系统的频谱共享范围,大致分为网内频谱共享和网间频谱共享;网内频谱共享分为协作式频谱共享和非协作式频谱共享;基于网络架构的不同,频谱共享技术可以分为集中式、分布式和混合式频谱共享。  通过对认知无线电中频谱共享技术学习与研究,结合雷达系统和TD-LTE系统相关技术,从简单的单认知用户网络模型出发,有针对性的提出适合于当前场景的混合频谱共享系统模型:网络中包括一个授权雷达用户和多个认知 TD-LTE用户,两者以Overlay和Underlay的混合频谱共享方式共存。并且提出了一种具体、有效的下行链路功率控制算法,在这个模型中引入了参数子载波空闲(忙碌)概率。  基于最优化理论,利用拉格朗日算子和注水算法为基础求解非凸优化问题。在本算法的求解过程中,借助蒙特卡洛法求解系统的各态历经容量。利用MATLAB软件仿真的结果证明了此混合频谱共享系统模型能够很好的解决当前场景下的下行链路功率控制问题。在文章的最后还分析了子载波空闲(忙碌)概率和信道增益等因子对子载波功率控制方案的影响。  本文在最后对所做工作进行了总结,并且对以后的工作方向进行了展望。
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