多小区认知无线网络的干扰抑制与利用问题研究

多小区认知无线电网络中，认知用户和主用户的同时间同频段传输以及相邻信道之间正交性的破坏都会导致用户间的干扰，而小区间的频谱重复使用则会导致多小区之间的干扰。这些干扰一方面需要抑制，另一方面也可以被利用，关键在于对其处理方法。本项目研究多小区认知无线电网络中的干扰抑制与利用问题。研究内容包括 ：（1）多小区认知无线电网络的干扰对系统容量的影响问题；（2）QoS保证的多小区认知无线网络中的干扰抑制及动态频谱资源管理问题；（3）基于信息论与编码策略的认知无线电网络中的用户干扰利用问题。通过对以上三方面问题的深入研究，明确干扰对系统性能的影响，提出抑制干扰并保证认知用户QoS的频谱资源分配算法，推出各种编码策略下干扰可利用系统的和速率及其理论上下界。本项目的研究成果将对完善多小区认知无线电网络的干扰控制理论具有重要意义。

多小区认知无线电网络中，认知用户和主用户的同时间同频段传输以及相邻信道之间正交性的破坏都会导致用户间的干扰，而小区间的频谱重复使用则会导致多小区之间的干扰。这些干扰一方面需要抑制，另一方面也可以被利用，关键在于对其处理方法。本项目研究了多小区认知网络中的干扰抑制与利用问题，内容包括 ：（1）多小区认知无线电网络的干扰对系统容量的影响问题；（2）QoS保证的多小区认知无线网络中的干扰抑制及动态频谱资源管理问题；（3）基于信息论与编码策略的认知无线电网络中的用户干扰利用问题。.直接分析无线网络的容量域是一个公开的难题。本项目引入干扰对其技术，通过自由度上界间接表示认知网络的和容量。我们把频谱共享的概念进行扩展，通过自由度共享及预编码技术，在主用户与次要用户之间分别设计了部分协助干扰对齐和全协助干扰对齐方案，得到了SISO和MIMO认知无线电网络中单个或多个次要用户的可达自由度上界。即：①对于只有单个次要用户情况，该次要用户可以得到主用户未使用的、剩余的全部自由度；②对于多个次要用户，当主用户实际使用的自由度不超过其可使用的最大自由度的一半时，每个次要用户都可以渐近地得到最大自由度的一半。而当主用户实际使用的自由度超过其可使用的最大自由度的一半时，每个次要用户都可以渐近地得到主用户未使用的、剩余的全部自由度。而在实现自由度最大化的干扰对齐过程中，由于采用了预编码技术，从而部分地实现了干扰利用。.针对QoS保证的多小区认知无线网络中的干扰抑制及动态频谱资源管理问题研究，本项目提出了以下算法：①能够抑制跨信道干扰，可以取得更高的传输速率并且保证每个认知用户最低传输速率的单（或多）用户认知无线电系统次优资源分配算法；②能够抑制跨信道干扰、保证认知用户比例速率限制，最大化所有认知用户各态历经和容量的比例公平资源分配与干扰处理算法；③保证认知用户的比例速率并且抑制认知用户对主用户的过度干扰的联合overlay和underlay混合认知无线电网络资源分配算法；④ 以open access接入方式的OFDMA家庭小区网络为背景，能够克服“死区”效应，保证在死区中的相邻宏用户的QoS并且限制家庭小区对其他宏用户干扰的资源分配算法。以上算法从不同的角度，考虑了基于OFDMA技术的单用户和多用户、单小区和多小区认知无线网络的干扰处理和资源优化分派问题，同时还一并考虑了算法的收敛性和复杂度。