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认知OFDMA系统的多接入控制及载波分配

李雪娇  
【摘要】: 认知无线通信是解决当前频谱资源匮乏,频谱利用率低的关键技术。认知无线电技术是建立在软件无线电技术的基础之上,实现认知用户与授权用户共存的无线电技术。本文首先介绍了认知无线电的特点,然后重点针对分布式认知OFDMA协议的多接入控制方法和载波分配算法方面展开研究,最后讲述了分布式认知OFDMA协议设计及其硬件平台设计。 分布式认知OFDMA系统中的多接入控制是系统实现的关键技术。分布式认知多接入控制存在收发双方空闲信道互不确知以及多用户隐藏终端问题。本文首先具体分析了分布式认知OFDMA系统多接入的特点,并对当前多接入控制的研究状况及采用的方法深入分析,最后提出了一种时频二维的信令交换方式,收发双方在交换频谱信息的同时交换传输持续时间,使得收发双方协商共同的传输信道,并有效避免隐藏终端节点问题,实现收发双方通信链路的快速合理建立。 同时,在载波分配过程中,具体分析了节点在多接入控制中的载波分配问题,并介绍了目前常用的载波分配的方法。针对该系统的特点,在保证认知用户公平性的基础上,以最大化系统成功接入概率为目标,在认知节点选择接入载波数目和如何选择相应的接入载波两个方面,定义了载波数目的选择依据并提出了机会式多载波接入算法。将机会式多载波接入算法与其他算法比较,仿真表明该算法具有很好的收敛性和稳定性。最后,本文分析了认知用户数目、认知用户的活动性、授权用户的载波占用概率和授权用户的统计占用时长对认知系统机会式多载波接入算法的影响。通过仿真表明该算法在系统环境变化的状况下,仍然可以较快实现系统的收敛和稳定。 在多用户共享多个空闲频段的分布式系统中,认知用户采用OFDMA的多址接入和调制方式可以更好地动态利用频谱资源。本文针对分布式认知OFDMA系统的特点进行分析,重点介绍了该系统中收发双方互不确知频谱信息带来的多接入信令交换问题,以及节点对多个空闲信道的选择引起的碰撞问题。该系统以软件无线电为依托,将链路的传输控制和信号的处理放在软件无线电平台上实现,具有很好的传输能力和处理能力。


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