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随着无线通信技术的迅猛发展,急剧增长的业务需求与有限的频谱资源之间的矛盾日益突出。很多无线通信系统对相关授权频谱的利用率较低,造成了频谱资源的浪费。认知无线电中的频谱感知和频谱接入技术,分别研究了认知用户如何感知空闲频段与如何高效接入的问题。借助于认知无线电技术,可以实现认知用户和授权用户共享频谱资源,在一定程度上提高了频谱利用率。全双工技术可以使通信节点同时同频地收发数据,相比于半双工技术其频谱利用率在理论上可以提高一倍。如果能够将全双工技术和认知无线电技术结合起来,将极大地改善对频谱资源的利用现状。本文主要研究内容如下:(1)分析了传统半双工频谱感知和频谱接入技术,引入并研究了全双工频谱感知和接入技术。分类介绍了不同的频谱感知检测算法和频谱接入方式,并指明各自的优缺点。由于全双工技术应用的瓶颈是自干扰,即用户的发射信号会对自身的接收信号造成强烈的干扰,论文使用对自干扰信号具有较好的拟合性的Nakagami-m信道来模拟自干扰信道。分析现有全双工频谱感知的系统模型,为后续研究作铺垫。(2)研究了非时隙的结构下,基于能量检测的全双工频谱感知的性能,推导了虚警概率和检测概率的闭式解。非时隙的结构是指授权用户在任意时刻状态都可能改变状态。另外,提出了一种认知用户接入空闲频谱时的工作方式,即边传输边感知和边传输边接收这两种模式交替循环工作的方式(Alternate TS-TR Access Strategy,ATAS)。基于这种空闲频谱接入方式,推导了系统的中断概率和认知用户的吞吐量,还提出了一种在给定中断概率下最大化认知用户吞吐量的优化算法,仿真证明,该算法在中断概率一定的情况下可以获得较高的吞吐量。(3)认知用户已知授权用户的先验信息时,相比于能量检测,匹配滤波器检测方法具备更好的感知性能。因此,研究了非时隙的结构下,匹配滤波器检测的全双工频谱感知性能。推导了非时隙结构下,匹配滤波器检测的全双工频谱感知的虚警概率和检测概率的闭式解。由于认知用户在接入空闲频谱时的通信质量与授权用户的状态相关,因此提出了一种认知用户依据信道观测信息自适应选择模式接入的工作方式(Adaptive Mode-Selection Access Strategy,AMAS)。并且利用部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)对自适应接入过程进行建模,寻找最优的接入策略。仿真证明,该算法可以进一步提高系统吞吐量。