基于滤波器组多载波调制技术的动态频谱共享研究

The orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation used in the fourth-generation (4G) mobile communication networks has serious spectral leakage, thus becomes difficult to meet the future fifth-generation (5G) network, which requires high spectral efficiency. This project utilizes the low spectral leakage of the filter bank based multicarrier (FBMC) modulation, and study the FBMC-based dynamic spectrum sharing scheme to improve the utilization of the limited spectrum resources. We focus on two research contents: 1). To achieve rapid and precise detection of licensed users, we combine the FBMC and Bayesian compressed sensing (BCS) techniques for multiband spectrum sensing; 2). By considering the non-ideal spectrum sensing characteristic, we investigate a multi-cell resource allocation algorithm based on FBMC and multiple access channel (MAC) techniques, which can realize the optimal resource allocation of non-cooperative network cells. The project results will strengthen the foundation of FBMC technique for future 5G, and also provide solutions to solve the shortage of spectrum resources in the future network.

第四代(4G)移动通信网络使用的正交频分复用(OFDM)调制具有严重的频谱泄漏，难以满足第五代(5G)网络对频谱高效利用的需求。本项目利用滤波器组多载波(FBMC)调制微弱的频谱泄漏，研究基于FBMC的动态频谱资源共享方法，以提高有限频谱资源的利用率。主要研究以下两点：1).为实现非授权用户对授权用户信号的快速精确检测，研究FBMC技术和贝叶斯压缩感知(BCS)理论相结合的宽带频谱检测；2).在考虑非理想频谱感知特性的条件下，研究基于FBMC技术和多元接入信道(MAC)技术相结合的资源分配算法，以实现多网络单元的非协作式资源优化分配。项目的研究成果将为FBMC技术在未来5G网络中的应用奠定基础，也为解决未来网络中频谱资源缺乏问题提供了技术支撑。

正交频分复用调制(OFDM)严重的频谱泄漏特性以及传统静态的频谱分配模式，已经难以满足5G网络对频谱高效利用的需求。为了缓解5G网络中频谱稀缺的问题，本项目致力于研究基于滤波器组多载波调制(FBMC)的动态频谱资源共享方案，以提高有限频谱资源的利用效率。主要研究内容包括：1) FBMC技术和贝叶斯压缩感知理论相结合的宽带频谱检测；2) 基于FBMC技术和多元接入信道技术相结合的资源分配算法，以实现多网络单元的非协作式资源优化分配。项目主要针对贝叶斯压缩感知理论、FBMC技术以及多网络单元资源分配等问题进行了深入系统地研究，所提算法进一步提高了现有频谱资源的利用效率。课题组研究人员累计发表学术专著章节1篇、SCI检索期刊论文11篇、EI检索期刊论文1篇、EI检索国际会议论文4篇。项目的研究成果将为FBMC技术在未来通信网络中的应用奠定基础，也为解决未来网络中频谱资源缺乏问题提供了技术支撑。