频谱共享技术在应急通信中应用研究

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1、南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容

2、和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论第一章绪论随着无线通信需求和应用的蓬勃发展，以及社会多媒体的信息流量急剧增加，高传输速率、高可靠度的信道链路要求与日俱增，巨大的多媒体通讯量和全球无缝覆盖需求，已经确立了无线宽带通信系统应用的主流地位，但是，由香农公式可知，宽带通信系统对频谱资源的需求也相对增大，因而会导致频谱资源日益

3、紧张，更可能成为无线宽带通信发展的瓶颈；[1]此外，造成现在频谱资源紧缺的一个重要原因是现有的频谱分配策略。未来的移动通信要求是能够提供高速的数据传输和宽带的多媒体业务，然而目前被3G系统广泛采用的码分多址接入技术因频谱受限，使其在高速数据率下只能提供很小的编码增益，因此人们开始研究基于多载波的技术，也就是正交频分复用（OFDM）技术。在新一代的宽带无线通信系统中，正交频分复用技术已经取代了单载波扩频技术（如CDMA）成为了主流的基本传输技术。正交频分复用技术最突出的优点是频谱利用率高、利于信号的高效传输，特别是抗多径效应效果突出，目前已经将正交频分复用技术应用于多用户系统，从而产[2]生了O

4、FDMA多址接入系统，它是一种具有高灵活、有效的多用户OFDM通信系统。本章将首先介绍认知无线电、无线资源管理和OFDMA技术的基本概念，然后提出本论文的研究意义，以及主要工作和内容安排。1.1本文的研究背景1.1.1认知无线电的基本概念“认知无线电”最早是由JosephMitolaIII于1999年提出的，他描述了认知无线电是怎样通过一种称作“无线电知识表达语言”的新语言来提高个人无线电业务的灵活性，随后，[3]Mitola的博士论文是这样描述认知无线电的：无线数字设备和相关的网络在无线电资源和通信方面具有天分的计算智能来探测用户通信需求，并根据这些需求来提供最适合的无线电资源和无线业务。同

5、年，Mitola在论文中提出了“频谱池（SpectrumPooling）”的概念，随后，Mitola博士在2000年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中详细探讨了这一理论，并且给出了含义广泛的认知无线电定义：“认知无线电这个术语是指这样一种观点，即在无线资源和相关的计算机与计算机之间通信方面，无线个人数字处理（PersonalDigitalAssistant，PDAs）和相关的网络具有足够的计算智能，包括检测用户的通信需求作为使用环境的函数以及提供最符合这些需求的无线资1南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论[4]源和服务。于是，认知无线电设备能够为无线传输自动选择最好和最便宜的服务，甚至能够

6、根据目前或即将可用的资源，延迟或提前某次传输。”FCC在2003年5月召开认知无线电的研讨会，讨论了利用认知无线电技术来实现频谱灵[5]活利用的相关技术问题，并且给出了认知无线电狭义的定义：“认知无线电是指能够通过与工作的环境交互，改变发射机参数的无线电设备。认知无线电的主体可能是软件定义无线电（SoftwareDefinedRadios，SDR），但既没有软件也没有现场可编程的要求。”[6,7]认知无线电（CognitiveRadio，CR）作为一种智能的频谱共享技术，能够依靠人工智能的支持感知无线通信环境，根据一定的学习算法和决策算法，实时地自适应地改变系统工作参数、动态地检测并有效利用空

7、闲频谱，理论上允许在时间上、频率上以及空间上进行多维的频带复用，以期大大提高有限的频谱资源的利用率，认知无线电被认为是解决无线频谱利用率低下问题的最有前景的技术。1.1.2无线资源管理概述对无线系统来说，无线资源的概念可以说是非常广泛的，因为无线资源既可以说是频率，也可以说是时间，还可以理解是码字，但是无论是从哪个角度看，以移动通信为代表的无线[8]通信系统都是一个资源受限的系统。然而，用户的数量