基于無(wú)速率編碼的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)傳輸機(jī)制的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),認(rèn)知無(wú)線電成為無(wú)線通信領(lǐng)域的一個(gè)新興熱點(diǎn)。認(rèn)知無(wú)線電是一種智能的頻譜共享技術(shù),認(rèn)知用戶通過(guò)頻譜感知伺機(jī)占用授權(quán)用戶遺留的空閑頻譜資源,有效地改善了傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式帶來(lái)的浪費(fèi)。利用認(rèn)知無(wú)線電可以更加高效地利用頻譜資源,極大地緩解了頻譜資源緊張的問(wèn)題。無(wú)速率編碼是一種既有良好的編碼增益,又能自適應(yīng)信道狀態(tài)的信道編碼技術(shù)。把無(wú)速率編碼引入認(rèn)知無(wú)線電,可以利用無(wú)速率編碼對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)環(huán)境的自適應(yīng)能力來(lái)對(duì)抗授權(quán)用戶不可預(yù)知的出

2、現(xiàn)。本文首先介紹了認(rèn)知無(wú)線電和無(wú)速率編碼的概念和特點(diǎn),然后提出了在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中引入無(wú)速率編碼的工作場(chǎng)景,研究了適用于不同譯碼方法的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和幀結(jié)構(gòu)；另外本文研究了基于無(wú)速率編碼認(rèn)知通信的吞吐量?jī)?yōu)化和能量分配問(wèn)題,最后利用軟件無(wú)線電平臺(tái),給出了認(rèn)知收發(fā)終端具體的實(shí)現(xiàn)方案。
　　 本文首先研究了如何設(shè)計(jì)基于無(wú)速率編碼的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)傳輸機(jī)制,提出了希望最終實(shí)現(xiàn)的通信場(chǎng)景。本文研究的認(rèn)知系統(tǒng)選用Raptor碼作為認(rèn)知通信的信道編碼方法,

3、通過(guò)性能仿真考察了不同碼長(zhǎng)的Raptor碼在硬判決和軟判決兩種譯碼算法下的性能。然后選擇碼長(zhǎng)和分布得到適用于認(rèn)知環(huán)境的Raptor碼,并針對(duì)硬判決和軟判決譯碼算法分別設(shè)計(jì)了兩種差異明顯的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)。最后討論了如何把已經(jīng)形成的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)調(diào)制到OFDM系統(tǒng)上,幀與幀之間被看成并行的數(shù)據(jù)流調(diào)制到各個(gè)子信道上,實(shí)現(xiàn)了之前提出的基于無(wú)速率編碼的認(rèn)知系統(tǒng)工作場(chǎng)景。
　　 之后研究了基于無(wú)速率編碼認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的優(yōu)化算法。為研究的認(rèn)知系統(tǒng)建立

4、了模型,從用戶在含有主用戶群的多信道認(rèn)知環(huán)境下利用無(wú)速率編碼通信。根據(jù)信道“忙”“閑”狀態(tài)的馬爾科夫模型和從用戶周期感知的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,分析了從用戶的認(rèn)知通信對(duì)主用戶造成的干擾,并得到了具體表達(dá)式。然后分析了從用戶的認(rèn)知通信吞吐量,得到了平均吞吐量和數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)長(zhǎng)之間的關(guān)系。在保證從用戶對(duì)主用戶通信的干擾小于系統(tǒng)門(mén)限的條件下,優(yōu)化了從用戶認(rèn)知通信的平均吞吐量。還分析了從用戶發(fā)送端的能量消耗,提出的能量分配算法根據(jù)信道和系統(tǒng)特性分配從用戶的