认知无线电系统中的有限反馈技术研究

摘要

近几年来，认知无线电作为一项能够高效利用频谱，改善频谱利用情况的技术，引起通信界广泛关注。以往对于认知无线电系统的研究主要集中在频谱检测、频谱管理、功率控制、干扰温度等方面，本文从反馈方面入手，研究了认知MIMO系统中的有限反馈技术。多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术提供了可供共享与分配的空间资源，可以为认知无线电系统带来巨大优势。而 MIMO技术优势的发挥，与发送端是否能够获得信道状态信息有密切联系。传统MIMO系统中，发送端可以通过信道互易和反馈获得信道状态信息，在认知MIMO系统中，次用户可以通过侦听主用户信号和协同反馈的方式获得次用户‐主用户干扰信道状态信息，次用户利用干扰信道状态信息可以进行波束成形矢量的设计，控制自身发射功率，从而达到增加次用户容量并尽量减少对主用户造成干扰的目的。而反馈信道的容量是有限的，主用户接收端需要将信息量化后，通过有限反馈信道发送给次用户发射端。?
　　本文首先研究了信道状态信息和主用户干扰功率控制对于次用户信道容量存在的影响，同时表明增加发送端天线数可以明显增大次用户容量。然后本文介绍了有限反馈的关键环节和主要机制，研究了基于码书的认知无线电系统的性能，对其误码率进行了仿真，介绍了协同反馈的有关机制。最后本文研究了认知MIMO系统中主用户和次用户共存下的有限协同反馈，基于主用户接收端反馈给次用户发送端的信道状态信息(Channel State Information，CSI)设计认知网络发射波束成形矢量，基于反馈的干扰功率控制信息(Interference Power Control，IPC)控制次用户发送功率，并对系统性能进行了仿真。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 认知无线电的出现和发展

1.3 认知无线电的研究现状

1.4 本文的主要研究内容和章节安排

第二章 认知无线电 MIMO 系统

2.1 认知无线电的运作模型

2.2 干扰温度

2.3 认知无线电 MIMO 系统

2.4 总结

第三章 认知 MIMO 系统中的有限反馈技术

3.1 传统 MIMO 系统中 CSI 的获取方式

3.2 有限反馈技术的重要环节

3.3 有限反馈机制

3.4 基于码书的有限反馈

3.5 仿真结果

3.6 协同反馈

3.7 总结

第四章 多天线认知无线电系统中的协同反馈

4.1 频谱共享网络中节点链路关系

4.2 系统模型

4.3 波束成形矢量的设计

4.4 中断率的计算

4.5 仿真结果

4.6 结论

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的论文