基于OFDM的认知无线电系统中功率分配算法研究

论文摘要

随着无线通信的飞速发展,所需要的无线频谱资源越来越多,当前频谱资源已显得越来越缺乏。认知无线电提供了一种按伺机的方式共享和利用频谱的手段,可以有效地解决这一问题。认知无线电技术通过智能感知通信环境中未使用的频谱,并加以利用来提高频谱的利用效率。OFDM的频谱利用效率高,并且抗频率选择性衰落特性强,已成为4G的主要应用技术。随着人们对通讯业务和质量的要求不断提高,OFDM技术的应用也越来越广泛。OFDM系统为了实现系统容量最大化通常会对系统用户进行合理的功率分配,因此功率分配是OFDM系统的关建技术之一。在基于OFDM的认知无线电系统中,功率分配传输模型一般有两种,一种是基于频谱衬垫(underlay)接入的传输模型,另一种是基于频谱填充(overlay)的机会频谱接入的传输模型。本文分别从这两种模型着手探讨最优功率分配问题。主要内容如下：(1)从传统OFDM系统中注水功率分配着手,分析探讨了注水功率分配的基本原理,并对实际中OFDM系统的离散注水功率分配进行了仿真分析。(2)在基于underlay接入的频谱共享传输模型下,提出一种改进的主用户传输率损失约束标准并对该标准下以及对主用户混合保护约束标准下的最优功率分配问题进行了仿真分析,在保证主用户服务质量良好情况下,实现次用户系统的信道容量最大化。(3)在基于overlay的机会频谱接入传输模型中,提出一种在主、次用户所在子信道间合理设置保护带条件下应用迭代分块注水算法的改进的功率分配方法,在实现了次用户的信道容量的最大化,同时也降低了子载波功率泄漏的干扰,从而优化了系统的功率分配且实现了提高了频谱利用效率的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 课题的研究状况及主要任务
• 1.3 本论文的研究内容及章节安排
• 2 OFDM系统原理
• 2.1 OFDM系统原理
• 2.1.1 OFDM基本原理
• 2.1.2 保护间隔和循环前缀
• 2.2 基于OFDM的认知无线电系统
• 2.2.1 OFDM技术在认知无线电中应用的可行性
• 2.2.2 NC-OFDM系统的基本原理
• 2.2.3 NC-OFDM系统的挑战
• 2.3 本章小结
• 3 基于机会频谱接入模型下的功率分配
• 3.1 认知无线电系统模型
• 3.1.1 系统模型
• 3.1.2 传统的OFDM系统注水功率分配
• 3.2 迭代分块注水算法
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 迭代分块注水分配算法
• 3.2.3 仿真结果与分析
• 3.3 基于机会频谱接入模型下的功率分配
• 3.3.1 系统模型
• 3.3.2 改进功率分配算法
• 3.3.3 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 基于主用户传输率损失约束的功率分配算法
• 4.1 基于主用户传输中断概率约束的功率分配
• 4.1.1 系统模型
• 4.1.2 主用户中断概率约束下的功率分配
• 4.1.3 仿真结果与分析
• 4.2 主用户传输率损失约束下的功率分配
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 主用户传输率损失约束标准下功率分配算法
• 4.2.3 仿真结果与分析
• 4.3 主用户混合保护条件下的功率分配
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结和展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文
• 致谢