感知无线电中的协作分集技术研究

作     者：杨茜 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王玉良

授予年度：2009年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：感知无线电 协作分集 协作频谱感知 协作传输 灵敏度 吞吐量 

摘      要：目前,由于多媒体、宽带Internet等高速率数据传输业务的迅速增长,对高速率无线接入的需求也日趋增长。在无线通信环境中,高速通信存在两个严峻的挑战。其一,由于无线频谱资源是有限的,如何充分提高有限频谱资源的使用效率问题摆在了我们的面前。其二,在高速通信的环境中,信道的衰落干扰问题更加严重,如频率选择性衰落和时间选择性衰落。怎样克服衰落的影响,提高信号的传输质量,同样是一个难题。感知无线电技术可以有效缓解频谱分配与利用之间的矛盾。协作分集能克服终端尺寸方面的限制,获得空间分集增益,提高无线通信系统的容量和质量。随着频谱资源日趋紧张,感知无线电技术成为无线通信领域新的研究热点。然而感知无线电的具体实现中仍面临很多挑战,协作分集技术引入感知无线电中越来越受到关注。 在感知无线电系统中,有两个问题比较重要:1、频谱检测技术:感知用户需要实时检测到是否有可用频谱,即频谱空洞。一个最典型的方式就是利用信号检测器检测授权用户。最主要的问题就是如何让所有的感知用户尽可能快而准确地检测到授权用户。协作能够有效消除阴影衰落的影响,增强授权用户检测机的性能。其基本观点就是感知节点分散检测:每个节点检测收到的信号,并将本地感知结果送到基站或接入点统一进行数据融合,做出决策。由于感知用户(二级用户)的信道质量有好有坏,采用协作后增强了系统鲁棒性,系统检测灵敏度会有显著改善。2、频谱空洞的合理利用:当确定频谱空洞后,感知用户要如何利用这段空余频谱呢?首先感知用户要让授权用户知道它们在使用空余频谱,一旦在该频段上检测到授权用户,则需马上腾出频谱资源;其次如何使它们自身的性能最好?感知用户可能会争抢资源,或是协作共享资源,提高资源的有效利用率。可见如果不同终端相互协作,会对以上两个问题的解决有很大帮助。 本文首先简述了论文工作的研究背景及意义,回顾了感知无线电的由来及相关概念,协作分集技术的相关概念及实现方法;介绍协作分集技术在感知无线电中的应用前景;通过对感知无线电与协作分集发展现状的简要分析,提出本论文准备研究的基本问题和主要目标。然后从两个方面分析:协作频谱感知和协作传输,通过具体模型对比分析并仿真验证。理论分析和计算机仿真结果表明,协作分集应用到感知无线电中后,明显提高了系统灵敏度及二级链路吞吐量。