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近几年,无线通信领域中各种语音、图像、视频等数字化业务大量增长,一方面导致数据传输速率越来越高,对传输带宽的要求越来越高;另一方面导致有限的无线频谱资源变得日益紧张。然而,Federal Communications Commission(FCC)的研究显示,已经授权给现有多种无线电业务的频谱在时间和空间上存在不同程度的闲置,即存在频谱空穴(Spectrum Hole),或称为空闲频谱,造成了频谱资源的严重浪费。认知无线电(CR,Cognitive Radio)技术被认为是一项可以用来改变现有频谱短缺局面的新技术。
认知无线电是在软件无线电(SDR, Soft Defined Radio)基础上发展而来的一种新型的智能无线通信技术,它通过感知外界的环境特征,自动调整设备的发射和接收参数,使内部状态适应周围环境的变化。认知无线电技术的研究目标是提高频谱利用率及系统容量,保证更优良的通信服务质量,这也是正处于研究阶段的IEEE 802.22草案所需要实现的目标。该草案在MAC核心内容之一是共存性机制(Co-existence),并且基于OFDMA/TDD技术。本文将研究以下内容:
第一,介绍了认知无线电与无线区域网的技术及其发展。
第二,受YING-CHANG LIANG的农村802.22网络应用研究工作的启发,本文研究了一种自适应时分双工传输设计,在覆盖的802.22网络应用场景下它可利用下行和上行的传输时隙的空闲来传输额外的数据。计算机仿真结果显示,当使用该技术时,上行吞吐量增益提高明显,最多可达约30%。
第三,考虑存在两个共享频谱无线系统的应用场景,其中的第一个系统具有大的覆盖范围并且大的传输时延,其数据包到达最后一个接收节点与到达前面一个接收节点的时间差为一个OFDM符号周期的整数倍。这里我们研究了一种简单时频资源块分配算法,它可以利用第一个系统的传输过程中的时间差,来实现第二个系统的数据传输,从而实现两个无线系统的频谱共享。