基于OFDM的认知无线电系统中采用高级编码下的多播资源分配研究

频谱效率是认知无线电系统的关键性能指标。基于OFDM的认知无线电系统将频段划分成频率间隔较窄的OFDM子载波，为更细粒度地、更高效地使用无线频谱提供了基础。但是，现存工作主要关注单播业务的资源分配，针对蕴含巨大提高频谱效率潜力的多播资源分配的研究几乎刚刚开始，还存在很多难题尚未解决。本项目主要研究基于OFDM的认知无线电系统中采用高级编码下的多播资源分配问题，包括四方面内容：1) 理想编码多播资源分配研究，2) 非理想信源下编码多播资源分配研究，3) 非理想信道下编码多播资源分配研究，4) 实际系统中编码多播资源分配研究。分别针对四种情况下的问题特点，采用合理的描述方法及关键技术建立了相应资源分配的数学优化模型，并根据认知无线电系统及编码多播系统的多方面特征设计出了资源分配的新方法，实现了系统频谱利用率的提高，为基于OFDM的认知无线电系统的实用化提供了理论基础与方案支持。

认知无线电技术通过允许非授权用户感知周边频谱的使用状态，机会或共享式地进行无线频谱动态接入，显著改善了无线频谱资源的利用效率。同时，由于多媒体业务兴起与智能设备普及，多播传输成为无线通信系统不可或缺的组成部分。高级编码多播可以克服传统多播中传输速率受限于最差用户信道增益的缺陷，因此项目研究认知OFDM系统中高级编码多播资源分配，实现认知无线电与高级编码多播两项技术的优势互补，进一步提高未来无线通信系统中多播业务的传输效率。. 首先，项目从单播传输资源分配入手，研究了认知OFDM系统中频谱接入与共享技术，设计了主网络干扰拍卖模型，为研究多播传输资源分配奠定基础。进一步，项目分别针对理想编码多播、非理想信源下编码多播、非理想信道下编码多播与实际编码多播四种多播优化模型，展开了多方面资源分配策略研究。. 对于理想编码多播，项目提出“虚拟多播群”的概念，建立起编码多播可得和速率与虚拟多播群选择、频谱/功率分配间的函数关系，完成理想编码多播资源分配的问题建模与算法设计；对于非理想信源下编码多播，项目考虑传输速率比特离散化与业务到达速率饱和性特征，建立具有饱和速率约束的用户效用函数，规避了无线资源的不必要浪费；对于非理想信道下编码多播，项目考虑了有限信道反馈与不完美频谱信息获取问题，提出了用户接收载干噪比CINR的近似分布函数以及频谱信息的后验校准方法；对于实际编码多播，项目首先考虑实际系统中多小区部署特点与低复杂算法需求，利用几何规划与博弈论等方法，设计了符合实际通信系统需求的分布式、低复杂度的编码多播资源分配算法。进一步，项目考虑实际通信系统能耗问题，以能效优化扩展数学模型，设计合理的时隙分割与频域能量自适应分配，最大化系统业务传输的能量利用效率。. 经过3年的研究投入，本项目发表相关SCI/EI论文45篇，申请国家专利2项，圆满地完成了申请书预定任务指标。