基于压缩感知的高频谱利用效率无线通信技术-研究

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1、东南大学硕士学位论文2高级信号处理技术方案高级信号处理技术可以从发射端和接收端两个方面探讨。从发射端看，减少或压缩传输的信息可以一定程度地提高频谱利用率；从接收端考虑，按照信道容量理论，将无线通信传输中的干扰和衰落减少，或降低接收检测门限就可以一定程度地提高频谱利用率。目前该领域的方法很多，一些典型的方案包括：自适应编码调$1J(AdapfiveModulationandCoding，AMC)技术【2】：实际的无线信道具有两大特点，衰落特性和时变特性，因此无线信道的容量是一个时变的随机变量。为了最大限度地利用信道容量，要根据信道的情况确定当前的信道容量，再根据信道容量确定合适的编码调

2、制方式，也就是说使编码调制方式具有自适应性，这样使得发送速率也是一个随信道容量变化的量。而且AMC技术对于每一个用户的信道质量变化，能提供可相应变化的编码调制方案，从而实现比较高的速率和频谱利用率。分集技术：衰落是影响无线通信质量的主要原因之一，而且不能通过增加发射功率、增加天线尺寸和高度等方法来克服。分集技术是通过提供信号多个副本来提高接收信号正确判决率的技术，可以有效地抵抗衰落引起的不良影响，提高信号传输的可靠性。即在N个支路上接收相关性很小的载有同一消息的信号，然后再通过合并技术将各支路信号合并输出，以获得分集增益，提高接收灵敏度，由此提高传输容量。多用户检钡,1](Multi

3、pleUserDetection,MUD)12"31：在多径衰落环境下，传统的WCDMA系统中，各用户间的扩频码通常难以保持正交，造成多个用户之间的相互干扰并限制系统容量的提高。解决这一问题的有效方法就是使用MUD技术，它利用其他用户的己知信息消除多址干扰(MultipleAccessInterference，MhI)，对于上行链路的多用户检测技术，可去除小区内个用户之间的干扰；对于下行链路的多用户检测，可去除公共信道的干扰。由于消除了每个用户相对于其他用户的干扰，系统容量会得到很大的提高并且理论上能够消除远近效应。3Underlay传输方案Underlay传输方案的概念并没有正式的

4、定义，一般意义上认为发送信号以很低的功率传输，与其它信号处于同一传输环境下，共享频谱资源并且对其它信号不会造成干扰的传输方案即为Underlay传输方案【4】。Underlay传输信号对于其它信号而言就好像背景噪声一样，因此称之为“衬垫"传输信号。目前可归类于Underlay传输方案的技术主要有两种：扩频(SpreadSpectrum，ss)传输技术：SS传输技术是把信息的频谱展宽进行传输的信息传输方式，其信号所占频带宽带远大于其传输信息需要的最小带宽。与普通数字信号相比，扩频信号有伪随机和类似噪声的特性。在扩频通信系统中，可以在同一频带中传输多个用户的信号。SS传输技术的抗干扰、保

5、密能力强，且易于重复使用频率。超宽带(UltraWideband，UWB)传输技术【5-6]：UWB传输技术是一种无载波通信技术，直接利用纳秒级的非正弦波脉冲传输数据，所占的频谱范围很宽，可达到数吉赫兹。依据信道容量的香侬公式，UWB系统可以工作在信噪比很低的条件下，同时信号的传输2第一章绪论速率高。而且UWB传输技术的发射脉冲持续时间远小于脉冲重复周期，平均发射功率很低，因此UWB传输技术不仅具有超宽带信号高传输数据率的特性，而且具有低功耗的优点。4资源管理和网络结构方案前3个方案主要是物理层技术，无线通信系统的资源管理和网络结构方案对频谱利用率亦有较大影响。动态无线资源管理【7】

6、：为了提高传输的效率，无线通信系统通常要求无线资源共享。无线资源管理就是在信道特性不稳定、网络业务分布不均匀等情况下，动态调整和灵活调配可用的无线资源，尽可能地提高频谱利用率，防止网络拥塞和保持较小的信令开销。功率控制【3】：功率控制的目标是在保证用户要求的质量的前提下，最大限度地降低发射功率，减少系统的同道干扰和小区间干扰，进而增加系统容量。功率控制按链路方向分为上行功率控制和下行功率控制；按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制。AdHoc网络：无线AdHoe网络是一种没有固定中心实体的自组织网络，依靠节点间的相互协作自行成网，借助多跳转发技术来弥

7、补传输距离和覆盖范围的不足【8J。自组织特性使无线AdHoc网络提高了网络灵活性和可靠性；对等网络特性使无线AdHoc网络可以避免中心节点容量受限，使网络总的吞吐量增加；多跳特性使无线AdHoc网络增强了网络的扩展性，且由于每一单跳小范围传输因此降低了传输中的能量消耗。1．2感知无线电系统无线通信是通过电磁波来携带传输信息的，随着无线通信业务的飞速发展，频谱资源显得越来越缺乏，为了解决这个问题，人们一直在努力探索充分利用无线频谱资源的各种技术，可以说无线通