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认知超宽带通信系统关键技术

赵冰  
【摘要】:无线通信业务的不断增长导致的无线频谱资源的日益紧张,FCC指出问题的根源不是频谱的真正缺乏,而是目前采用的静态频谱分配原则使得频谱没有被充分利用。因此,具有高效无线通信资源利用率的新型无线通信技术成为研究的热点,其中最具有代表性的为超宽带技术与认知无线电技术。超宽带技术是一种充分利用现有频谱资源的衬底式传输技术,以重叠共享方式与现有无线通信系统共同占用频谱,但由于超宽带系统在通信过程中缺乏射频环境信息,所以易对其他通信系统产生干扰。认知无线电技术是一种智能无线通信技术,具有频谱检测和自适应参数调节能力,但目前还没有具体的物理实现方案。因此,人们将认知无线电技术引入超宽带系统,设计出一种新型的智能通信系统—认知超宽带无线通信系统,它既可以充分发挥超宽带技术的高保密性、高速率、低功耗等优势,又可以充分利用认知无线电技术灵活的频谱接入方式,有效地解决两种技术各自面临的困境,充分发挥各自的特点,为解决目前无线电资源困境提供了一个新的思路。 本论文主要针对认知超宽带无线通信系统结构和各项关键技术展开研究,可以归纳为以下几个方面:1通过分析认知无线电对实现系统的要求,并结合脉冲超宽带系统的特性,讨论了脉冲超宽带与认知无线电相结合的必要性和可行性;2针对认知用户频谱检测数据较短的问题,给出了用于接收信号截断的最佳窗函数形式,并提出了一种改进的多窗谱估计联合奇异值变换频谱检测算法,仿真结果表明改进后的算法能够更好的适应外界射频环境的变化,自适应的抑制噪声影响,提高频谱检测的准确性;3针对目前超宽带脉冲频谱利用率不高和计算量较大的问题,提出了两种正交自适应脉冲的设计方法,得到了适用于认知超宽带系统的脉冲波形,并通过仿真结果验证了脉冲的正交性和抗干扰能力;4为了进一步提高频谱的利用率,利用马尔可夫链分析了认知超宽带系统中信道的占用和释放过程,提出了一种部分避让频谱切换机制,给出了不同相邻状态的转移概率,并归纳出部分避让机制的频谱切换流程。 论文的最后对上述研究内容以及取得的研究成果进行了总结,并指出了后续进一步的研究工作。


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