论文部分内容阅读
随着无线通信技术的飞速发展,频谱资源变得越来越紧张。传统的静态的无线频谱管理方式使得部分频谱通常处于空闲状态,限制了频谱的使用效率。近几年提出的认知无线电技术旨在提高空闲频谱的利用率,满足日益增长的无线通信服务需求。认知无线电是一个能够感知外部环境的智能无线通信系统,它能够从环境中学习,并根据环境变化动态地调整其内部工作状态,例如,工作频率、发射功率、调制方式等,以有效利用空闲频谱,同时避免对授权用户的干扰。目前,利用认知无线电技术进行动态频谱接入有两种情况。一种是免执照(Unlicensed)的开放频段内动态共享该段频谱,如2.4GHz的无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)和IEEE802.16h/g的无线城域网(Wireless Metropolitan Area Network, WMAN);另一种是择机(opportunistic)地使用已授权(licensed)给其他系统的频段,如IEEE 802.22无线区域网(Wireless Regional Area Network, WRAN),二级用户择机使用已授权于数字广播频谱。第二种方式涉及到对授权频段使用的感知以及对授权用户的干扰避免,是认知无线电的重点和难点。本文主要针对动态频谱接入的认知无线电系统中的关键技术之一——动态资源分配算法进行了较为深入的研究。首先分析了传统多用户OFDM系统中资源分配模型及相关算法,然后平滑过渡到多用户认知无线电系统资源分配模型和相关算法,具体内容如下:提出基于QoS的多用户OFDM认知无线电系统动态资源分配算法:分析了Qin Tao等提出的认知无线电系统模型,及基于贪婪算法得到的最小化发射功率、最小化二级用户对主用户的干扰和两者权衡选择得到的更优的公平资源分配算法。在此基础上,改进系统模型,考虑不同QoS业务:实时和非实时业务两类不同要求,提出了基于QoS和改进贪婪算法的最大化系统吞吐量算法,研究干扰门限、发射功率及系统吞吐量之间的变化关系。分析了犹太人法典《塔木德》中关于“三妻争产”问题与一般比例分配的不同之处,推导由三个用户到多个用户的塔木德公平分配算法,并考虑用于多用户认知无线电系统,提出基于用户申请的多用户OFDM认知无线电系统塔木德公平资源分配算法。研究了减少二级用户对主用户干扰问题,对主用户两侧的相关子载波进行零比特加载处理(subcarrier nulling),分析研究了功率一定,不同干扰门限下,针对主用户两侧的两个子载波,采取对零个、一个、两个子载波进行零比特加载处理,仿真给出了本文所提算法的系统吞吐量变化情况。