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近年来,无线通信的数据流量呈指数快速增长,然而可用于无线通信的频谱资源却非常有限且已完全分配。认知无线电技术能提高频谱利用率,解决当前频谱紧缺问题,但认知无线电网络必须严格控制认知用户(次用户)对主用户的干扰,使其在主用户允许的范围内。因此,有必要对次用户对主用户造成的干扰进行建模并有效管理。 首先,本文根据无线传输环境随机性、复杂性的特征和网络架构的发展,平衡考虑干扰模型的复杂性和准确性,针对认知无线电网络提出了一种可在不同区域对次用户设置不同发射功率、部署密度的异构模型,并分别对以主用户发射机、接收机为中心的两种情形进行建模。采用特征函数法和对数正态分布近似法求得次用户发射机对主用户接收机的累积干扰的概率密度函数。由于次用户发射机与主用户接收机之间的距离是影响次用户对主用户干扰(次主干扰)的关键因素,为了在主用户干扰限制下提升认知无线电网络的性能,次用户发射机的功率、密度都应该随着其与主用户接收机之间的距离变化而变化。因此,本文对相应方式下次用户发射机对主用户接收机的累积干扰和次用户的功率覆盖面积进行了全面分析。 仿真结果表明:对数正态分布能非常准确地近似次用户发射机对主用户接收机的累积干扰的概率分布。在相同子环个数下,根据次用户发射机与主用户接收机距离的不同,对次用户发射设置不同的功率或密度,能在干扰限制条件下,增加认知无线电网络的功率覆盖面积。其中,改变次用户发射机密度与改变次用户发射功率相比,后者对主用户接收机的累积干扰的方差更小,但前者给次用户带来的功率覆盖面积更多;等面积划分方式相比等环宽的划分方式带来的功率覆盖面积更多,但与此同时次用户发射机对主用户接收的累积干扰的方差也会更大。在同一区域内,子环个数的增加能更好地控制次用户发射机对主用户接收机累积干扰的方差,尤其是路径损耗因子较大时,干扰控制效果更好。 其次,针对多天线认知无线电网络,为了更有效地管理次主干扰,本文提出了一种基于空间调制和天线选择的变长码映射方案,该方案一方面保持空间调制单射频链路的优势,另一方面还突破了空间调制对发射天线数目必须为2的幂次方的限制。本文对该方案中次用户信息传输速率和相应的次主干扰进行了分析。 仿真结果表明:在次用户发端进行天线选择能有效地降低次主干扰。基于空间调制和天线选择的变长码映射方案能根据主用户的干扰忍受程度和次用户的速率需求灵活地选择合适方案,在干扰受限场景下,能确保次用户信息传输速率不低于空间调制;次用户信息传输速率需求相同时,相较空间调制能降低对主用户的干扰。