无线频谱是一种有限的资源,固定分配频谱的管理框架已不能满足飞速发展的无线通信的需要,以动态频谱访问为理念的认知无线电(Cognitive Radio, CR)是解决这一问题的有效方案。就CR系统体系结构设计而言,采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的集中式体系已经被广泛接受。小波正交频分复用(Wavelet-based Orthogonal Frequency Division Multiplexing, WOFDM)将小波理论与OFDM结合,不仅能取得与OFDM一样的优越性能,而且WOFDM能进行更加灵活的子信道配置,能更有效地抑制符号间干扰、脉冲干扰和窄带干扰,能更方便地实现满足不同业务和业务质量要求的多速率信号的传输。此外,WOFDM不需要保护间隔和导频,因此其具有更好的带宽有效性。这些特点使得WOFDM更能满足CR系统灵活多样的需求。在这一背景下,本文主要针对在CR中应用WOFDM必须解决的高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)问题和基于WOFDM的频谱池(Spectrum Pooling, SP)中影响授权用户通信质量的子载波间干扰(Inter-Carrier Interference, ICI)问题进行深入研究。本文研究工作的主要内容与成果如下:1.提出基于分派问题模型的PAPR优化算法。WOFDM系统中较高的PAPR会降低系统射频的有效性,引起系统性能的恶化,所以如何抑制PAPR是应用WOFDM急需解决的实际问题。在WOFDM系统中,无限扩展小波滤波器组级数将增加射频复杂度,如果将小波滤波器组级数固定,系统中能采用的小波包基个数是一个常数,而且系统传输端子载波个数也可以被确定,这正好符合线性规律,所以提出基于线性规划中分派问题数学模型的PAPR优化算法,通过该算法可以获得一套最优小波包基,使用最优小波包基调制信号可以有效地减少系统PAPR。仿真结果表明,该算法不仅能改善系统PAPR而且能保障系统误码率(Bit Error Rate, BER)性能,也不需要任何边带信息。2.提出基于多核计算平台的多线程优化PAPR并行算法。为了满足CR中实际应用的需求,对基于分派问题模型的PAPR优化算法进行改进,提出基于多核计算平台、采用多线程思想实现的多线程优化PAPR并行算法,从而提高原有串行优化算法的执行速度。基于分派问题模型的PAPR优化算法中,在小波包树层数固定的条件下,搜索有效小波包基的迭代运算满足每个迭代互不相关的并行循环限制,可以采用多线程思想设计新的并行算法。由于新算法在多核处理器平台上使用多线程并行方式执行,所以其具有更快的执行速度。仿真结果表明,多线程优化PAPR并行算法不仅保留了原有优化算法的所有优点:能够有效抑制系统PAPR,保障系统BER性能,也不需要任何边带信息。而且,该并行算法具有良好的并行度、加速比和并行处理效率性能,因此它能够更快速、有效地抑制WOFDM系统PAPR,这对在CR系统中实际应用WOFDM具有重要意义。3.提出基于WOFDM的频谱池,并提出最优失效子载波保护频带算法。频谱池是CR中最新颖的频谱使用模型。基于WOFDM的频谱池是将授权用户的频谱等分成多个子带,使授权系统的1个子带带宽与感知系统的WOFDM载波间隔的整数倍相匹配。此外,需要采用小波包树中同一层小波包基调制子载波,从而确保载波间隔相等,还需要一个分配向量来标识子载波的占用/空闲状态。当认知用户获得可用资源信息后,在其可用的空闲子载波上传输自己待发送的数据,同时在相应的占用状态的子载波上传送数据符号“0”,从而确保授权用户信号和认知用户信号在频谱池中共存,实现基于WOFDM的频谱池。由于不干扰授权用户数据传输是应用CR系统的前提条件,而频谱池中授权用户和认知用户的WOFDM子载波信号的共存将产生严重的ICI,所以本文提出最优失效子载波保护频带算法,从而有效地抑制认知用户信号对授权用户信号的干扰。在对基于WOFDM的频谱池中ICI能量进行分析的基础上,定位出对授权用户产生最大ICI的认知用户子载波,将这些子载波作为最优失效子载波,再根据认知用户的数据传输率需求灵活地选择最优失效子载波进行失效,从而达到抑制授权用户ICI的目的。仿真结果表明,最优失效子载波保护频带算法在抑制授权用户的ICI能量和改善授权用户BER性能方面具有良好的效果,这对保障授权用户通信质量,实现有效的频谱共享具有重要的意义。