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无线频谱认知理论及组网技术的研究

彭文攀  
【摘要】:认知无线电网络系统重点是动态频谱的接入,认知网络运行在指定的频段上,授权用户与认知用户共同使用这一频段。认知用户以不影响主用户通信为基础,使用在一定时间与地点未使用的空闲频段,主用户与认知用户一起使用该频段。一般情况下,认知网络节点协调建立起认知网络的通信链路,可以使用的空闲频段量是由这一段指定频段其它网络的运行情况决定,而这一情况是无法预知的。在动态频谱接入领域,对于认知网络协调运行中有一些困难挑战,其中包括认知网络内通信联络节点的建立和动态频谱条件下维持这些节点的稳定。这些挑战困难需要协调认知网络通过多种方式解决。一种方式是使用指定的固定控制信道,但是对于有限的频段是一种浪费并且需要得到主用户的许可,另外在动态接入频谱上使用固定控制信道也是认知网络不支持的。另外一种方式是使用统一的数据节点控制,并且可利用的频谱是不可变的,但是建立维持链路节点需要相当大的网络复杂度与报头开销。 随着无线接入用户的增加,必须增加网络的识别能力。现代许多通信信号,由于包含潜在的周期性嵌入了循环平稳特性,因此许多研究致力于这一领域,有一些研究通过这一唯一性确定信号和通过人工嵌入唯一的循环平稳标示创造唯一的循环平稳信号,而这一人工嵌入循环平稳特性方式造成频谱的浪费,并且通过这一方式无法实现可靠的通信链路的建立。本文对正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)混合调制信号进行了谱相关分析,并将其应用到认知网络中。在采用OFDM混合调制信号传输的认知网络中,利用信号的循环平稳特性可以快速识别出信道空闲、认知信号传输、主用户信号传输和两种信号混叠这四种状态,为认知网络中认知信号的快速可靠接入和退出提供了保障,进一步利用混合调制的位置来标记不同的认知网络,认知节点可以区分不同认知网络信号。在本文中提出的认知网络应用模型中,传输和接收设备实现较简单,而且不需专门的信道来传输控制命令,节约了带宽。仿真结果显示,在认知网络中,该模型可以提高频谱利用率,使通信系统的性能得到改善。


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