基于OFDM协作的抗干扰频谱接入技术研究

Spectrum efficiency is an important objective for future wireless networks. In the existing cognitive underlay spectrum sharing methods, the secondary user communicates simultaneously with the primary user by sharing the primary spectrum. The interference always exists between the primary and secondary users, which makes the limited spectrum cannot efficiently utilized. To overcome this interference problem, our proposal proposes anti-interfrence spectrum sharing methods based on OFDM cooperation from theoretical analysis and application view. We first propose an anti-interference spectrum sharing model based on OFDM cooperation, in which the secondary user can share the primary spectrum with no interference, while guaranteeing the primary's Quality of Service (QoS). Based on the above model, by combining the two-way cooperation and MIMO technology, the secondary user can achieve the spectrum sharing with different type of services and different channel characteristic, which further improves the spectrum utilization. By using contract theory, we propose a contract optimization method which can solve the interference problem in the practical wireless network where the information of primary and secondary system can obtain is asymmetric. ..With all the aforementioned research contents, this proposal aims to solve the interference problem between primary and cognitive users in cognitive underlay spectrum access methods, and further improve the utilization of frequency resource..

提高频谱资源利用率是下一代无线网络的重要目标，在现有认知网络共存式频谱接入方法中，认知用户通过共享授权用户的频谱与其同时进行通信，授权用户和认知用户之间始终存在干扰，使得有限的频谱资源得不到有效利用。本项目针对认知网络共存式频谱接入方法中的干扰问题，从理论分析和实际应用层面提出基于OFDM协作的抗干扰频谱接入方法。首先提出一种基于OFDM协作的抗干扰频谱接入模型，该模型能够在保证授权用户通信质量的前提下允许认知用户以无干扰的方式接入授权用户的频谱。在该模型的基础上，结合双向协作和MIMO技术，实现不同业务类型和链路特性下的频谱接入，进一步提高频谱利用率。在应用层面，利用合同理论提出一种合同优化设计方法，解决实际无线网络中授权用户和认知用户信息不对称情况下互相之间的干扰问题。课题通过上述研究，以期解决认知网络共存式频谱接入方法中授权用户和认知用户之间的干扰的问题，进一步提升频谱资源的利用率。

本项目从理论分析和实际应用层面提出了一套基于OFDM协作的抗干扰频谱接入方法，解决了认知网络共存式频谱接入方法中授权用户和认知用户之间的干扰问题，进一步提升了频谱资源的利用率。本项目首先提出了基于OFDM双向协作的抗干扰频谱接入方法，能够根据用户业务知识来实现用户间的功率和子载波分配，实现各种业务类型和链路特性下的最优频谱接入。其次，提出了基于MIMO-OFDM协作的抗干扰频谱接入方法，通过子载波和功率分配以及波束成形向量的优化设计，进一步提高了系统容量和频谱利用率。最后，在应用层面，利用合同理论提出了一种合同优化设计方法，解决了实际无线认知网络中授权用户和认知用户信息不对称情况下互相之间的干扰问题。特别的，在本项目中我们综合应用了动态随机优化理论、协作机制、合同理论等重要方法，设计了高效、实用且具有很好可扩展性的动态协作无线资源优化管理方法，具有非常好的方法论意义，可被广泛应用于包括无线信息与能量协同传输调度管理、无线异构网络数据分流管理等重要相关研究领域。.本项目研究成果主要体现在高水平学术研究成果，项目共发表SCI索引国际期刊论文12篇，其中包括IEEE Transactions on Industrial Informatics 1篇、IEEE Communications Letters1篇、IEEE Access 1篇和Sensors 2篇。发表EI索引领域内重要国际会议11篇。此外，我们获得相关授权发明专利3项。通过参与本项目培养硕士研究生8人次，其中获得研究生国家奖学金2人次，其中1人次获得校级优秀硕士论文荣誉称号。通过本项目培养，项目负责人入选2016年浙江工业大学青年英才支持计划资助。