干扰对齐技术在认知无线电系统中的应用

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1、代代代号号号：：：10701学学学号号号：09082310016分分分类类类号号号：TN91密密密级级级：公开题题题(中中中、、、英英英文文文)目目目干干干扰扰扰对对对齐齐齐技技技术术术在在在认认认知知知无无无线线线电电电系系系统统统中中中的的的应应应用用用ApplicationofInterferenceAlignmentinCognitiveRadioSystems作作作者者者姓姓姓名名名白晓娟指指指导导导老老老师师师姓姓姓名名名、、、职职职务务务杨克虎教授学学学科科科门门门类类类工学学学学科科科、、、专专专业业业通信与信息系统提提提交交交时时时间间

2、间二○一四年四月西西西安安安电电电子子子科科科技技技大大大学学学博博博士士士论论论文文文干扰对齐技术在认知无线电系统中的应用作者：白晓娟导师：杨克虎教授学科：通信与信息系统二○一四年四月ApplicationofInterferenceAlignmentinCognitiveRadioSystemsADissertationSubmittedtoXidianUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinCommunicationandInfo

3、rmationSystemsbyBaiXiaojuanProfessorYANGKehu,AdvisorXi’an,P.R.ChinaApril2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技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做了明确的说明并表示了谢意。

4、申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。作者签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。作者签名：日期：导师签名：日期：摘

5、要摘要在无线通信系统中，干扰对齐技术作为抑制干扰的有效手段具有革命性的意义。干扰对齐的主要思想是通过多个发射机的协作使他们在不期望接收端产生的干扰相互对齐。干扰对齐技术也被扩展到认知无线电系统中，本文的研究工作围绕干扰对齐在认知系统中的应用展开。本文的主要工作与创新点总结如下：1.针对在有限的发射功率及干扰条件下计算多输入多输出（Multiple-inputMultiple-output，MIMO）信道复用增益存在数值较小的问题，提出了用于衡量无线通信系统中MIMO信道相对传输能力的本质自由度（IntrinsicDegreesofFreedom，IDoF

6、）参数，并以此为依据，给出基于认知无线电场景下的主用户空间维度分配方案及基于K用户MIMO干扰信道模型的用户空间维度分配方法。在多天线认知无线电系统中，次用户根据主用户子信道的不同传输效率（IDoF参数）分析其允许接入的空间机会（主用户的子信道传输能力为0），获得空间维度，实现与主用户频谱共享。在多用户干扰系统中，用户根据来自其他用户的干扰强度，确定其可能提供给干扰用户以实现干扰迫零的空间维数。2.针对不同小区内具有相同载波频率的多个用户可能存在空余空间资源的问题，提出基于符号扩展的移动次用户机会空间对齐方法，并将该问题建模为一个多约束的优化问题。K个主

7、用户分布在K个小区并工作在相同频段，一个移动次用户通过空间对齐（SpaceAlignment，SA）方式期望占用主用户频谱资源。次用户在K个时隙内发送一个超级符号，在k时刻对主用户的干扰对齐在第k个主用户未使用的空间方向上，同时满足对其他K−1个主用户干扰温度的限制。性能仿真结果显示，我们提出的SA方法明显优于单主用户情况，在干扰温度较小情况下，在低SNR区域也优于D-SVD方法。3.针对现有的机会空间对齐方法对主用户的可靠性指标无约束的问题，提出了基于主用户传输中断概率约束的次用户空间对齐方法，并给出在小区内上行系统及小区间上行系统的具体实现及小区内上

8、行系统次用户获得不同机会维数的概率。在认知系统中，主用户只利用满足门限性能要求的