认知无线网络中多用户协作通信关键技术研究

随着无线应用范围的日益扩展，各种新型无线接入方式不断出现，导致了无线频谱资源越来越紧缺。因此，如何进一步提高频谱利用率，以满足爆炸式增长的无线通信业务需求，已成为下一代无线通信网络亟待解决的关键问题。认知无线电可以显著提高频谱利用率，在新一代无线通信网络中具有非常广阔的应用前景。本项目以认知无线电技术为背景，在协作频谱感知的基础上，研究认知无线网络中的协作通信问题，在保证主用户网络QoS的前提下，有效改善认知无线网络的整体数据吞吐能力，最大限度地实现无线频谱资源共享。本项目探索如何利用协作分集技术显著提高认知无线系统频谱利用率和信息传输能力的方法和技术手段，着重研究认知无线网络中的机会协作频谱感知、空-时-频三维联合感知、基于主用户保护的自适应协作分集和最佳认知用户中继选择等关键技术，对提出的方法和实现方案进行实验验证，并进行相关的系统性能分析。

本项目以认知无线电网络为应用背景，探索利用协作分集技术提高无线频谱利用率和信息传输能力的理论方法和技术手段，其目标是提出适合认知无线电系统的高效协作频谱感知和认知协作传输方法及其实现方案。为此，本项目从协作频谱感知和认知协作通信两个方面进行研究，着重考虑基于随机矩阵的频谱感知技术、协作频谱感知中的最佳认知用户选择方法、基于空时频三维联合的协作频谱感知技术、基于干扰温度的主用户干扰保护方案、认知无线网络中的次用户协作通信技术和认知无线网络中的感知－通信折中。此外，本项目还根据该领域的研究进展，将研究进一步扩展到双向中继无线网络，研究了无线多用户协作通信中的双向中继技术，分析了不同中继机制下的双向中继系统性能，提出了相应的功率分配及控制方案和中继选择算法。理论分析和仿真实验验证了上述方案和算法的有效性。