宽带通信系统动态频谱接入方法研究及实现

摘要

在智能终端设备的普及浪潮中，3GHz以下的授权频段资源已基本分配完毕，开放频段也早已拥堵不堪，人们逐渐把目光转向对授权频段的再利用上。虽然现在已有大量对授权频段进行利用的分级频谱接入方面的研究，但其中的下垫式频谱接入（Underlay Spectrum Sharing）研究依然不受重视。少有的对于传统的下垫式频谱接入研究也都是在假设干扰容限一定的情况下做出的，并且默认不需要对主用户活动情况进行频谱检测就直接采用发射功率低于干扰噪声容限下的全频段下垫式接入方式，但这种方案并不适用于变干扰容限的情况。针对这一情况，本文在传统下垫式频谱接入的基础上做出了改进，提出了针对变干扰容限情形的基于干扰温度模型的选择性下垫式频谱接入（Selective Underlay Spectrum Sharing,SUSS）方法，并在实验环境下对其作出了实现论证。
　　首先，本文在频谱调制频谱编码（Spectrally Modulated Spectrally Encode,SMSE）的框架结构基础上推导出了基于软判决的频谱调制频谱编码（Soft-decision Spectrally Modulated Spectrally Encode,SD-SMSE），分析了利用SD-SMSE统一框架产生不同传输波形的设计方法，并对传统干扰温度模型经典定义和通用模型做出进一步研究。
　　其次，在SD-SMSE框架的基础上，完成了对间插式（Overlay）非连续正交频分复用（Non-continuous Orthogonal Frequency Division Multiplexing,NC-OFDM）波形和下垫式（Underlay）码分多址（Code Division Multiple Access,CDMA）波形的MATLAB仿真设计，并对SD-SMSE框架产生的间插式波形进行了性能分析，证明了SD-SMSE框架的可行性。
　　再次，本文研究了干扰容限一致情形下主次用户共存时不同接入方式对主次用户性能的影响，并对下垫式情形次级用户的扩频接入进行了改进，提高了下垫式接入方式下主次用户随信噪比改变的误比特率性能。经过多次仿真实验，确定了下垫式频谱接入时主次用户有效传输的最佳功率比。然后针对变干扰容限下主用户性能恶化的问题改进了传统下垫式接入，提出了SUSS接入方法，并通过仿真分析证明了该方法的可行性。
　　最后本文搭建实验硬件平台完成了对所提出的SUSS接入方法的实现验证。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 背景及意义

1.2 研究现状

1.3 动态频谱接入模型

1.4 章节安排

第2章 相关基础理论

2.1 SMSE框架简介

2.2 基于SD-SMSE的波形设计方法

2.3 频谱检测技术

2.4 干扰温度模型

2.5 本章小结

第3章 基于SD-SMSE的动态频谱接入方法研究

3.1 传输信道波形设计

3.2 基于SD-SMSE框架的传输波形性能分析

3.3 干扰容限一致的情况

3.4 变干扰容限的情况

3.5 本章小结

第4章 基于NI-USRP的选择性下垫式频谱接入实现

4.1 实验平台简介

4.2 基于LabVIEW的USRP编程控制

4.3 频谱感知模块设计实现

4.4 控制信道波形设计模块

4.5 传输信道波形设计模块

4.6 系统联调及运行结果

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢