快变信道中的OFDM认知无线电理论与技术

作为一种高效频谱利用技术，OFDM在认知无线电中具有广泛应用前景。在高速移动应用场景，信道的快速变化使得OFDM系统载波间的正交性遭到破坏，现有的针对慢变信道的OFDM认知理论与技术不再完全适用。本项目研究快变信道OFDM频谱感知、资源分配和抗干扰问题。拟采用改进的基函数展开模型对快变信道进行展开，减少描述信道的参数数量；拟采用信号特征、多维分集信号处理和多节点感知信息软融合技术，提高快变信道OFDM感知算法在低信噪比下的感知性能；通过矩阵分解和利用载波间干扰主要来自相邻载波的性质，降低感知算法的计算复杂度；根据子载波信道质量和认知用户频率离授权用户频率的距离进行资源分配，将优化问题转换成多维Knapsack问题，采用低复杂度的greedy-like方法求解；拟采用叠加序列OFDM频谱旁瓣抑制、干扰回避和干扰消除方法，减小干扰对系统的影响。本研究为高速移动下的认知无线电应用奠定理论基础。

作为一种高效调制与频谱利用技术，OFDM在认知无线电中具有广泛应用前景。在高速运动应用场景，信道的快速变化使得OFDM系统载波间的正交性遭到破坏，现有的针对慢变信道的OFDM认知理论与技术不再完全适用。本项目研究快变信道OFDM认知无线电理论与技术。.1. 设计并实现了嵌入式认知无线电试验平台：该实验平台采用ARM + FPGA结构，采用Linux嵌入式操作系统和触摸式液晶屏，可与PC机联合或在脱离PC机的情况下完成认知无线电试验。.2. 提出了一种NC-OFDM认识无线电（OFDM-CR）非正交主动旁瓣抑制（NAIC）方法，与正交AIC方法不同，NAIC的干扰抵消信号主要插入在非正交的频率位置上，具有更好的旁瓣低消效果。将NAIC与加窗法结合(NAIC-win)，进一步提升了SU的旁瓣抑制性能。.3. 提出了一种NC-OFDM系统旁瓣抑制可变干扰抵消基函数设计方法,将系统频段分为许多频率组，不同组的干扰抵消子载波使用不同的波形，在显著提升NC-OFDM旁瓣抑制效果的条件下，能明显减小所引入的载波间干扰。.4. 分析了CP和导频周期特征带来的循环平稳谱特性，分析了快变衰落信道（双选择性衰落信道）对主用户OFDM信号循环平稳谱的影响，提出了相应的多分量循环平稳谱检测方法。.5. 研究了一种认知环境下的可变权重系数的码率自适应调制方案.在认知环境下，频谱资源“碎片化”，干扰突出，接收信号的信干噪比（SINR）呈现大动态变化特性，为了充分利用无线资源、提高无线通信系统的容量，我们提出了一种认知环境下的可变权重系数的码率自适应调制方案，能够在大动态SNR范围内实现无缝速率（传输速率连续可调）自适应调制。.6. 提出了一种LDPC两级选择性翻转BP译码算法。该算法分为两个阶段，在不同阶段，采取不同的节点选取与置信度函数处理方法,能明显降低差错平台，且译码复杂度较低。.7. 提出了一种性能优越的扩频码设计,与现有的扩频码相比，项目组提出的扩频码的自相关性与互相关性均有较大提升，可获得更高的扩频增益。.8. 快变信道OFDM系统的多分集接收.在OFDM 系统中，信道快速变化所产生的载波间干扰等效于一种信号分集效应，我们提出了一种基于分数采样的低复杂度多分集接收处理方法，能有效提高接收性能和降低计算复杂度。. 本项目研究成果为高速移动下的认知无线电应用奠定理论基础。