南京郵電大學(xué)開題報(bào)告模板

1、南京郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目學(xué)生姓名班級學(xué)號專提綱(開題報(bào)告2000字以上)：對指導(dǎo)教師下達(dá)的課題任務(wù)的學(xué)習(xí)與理解通信網(wǎng)的融合更將占用頻譜資源的范圍擴(kuò)展到世上萬物。由于多數(shù)頻譜資源被分配作授權(quán)頻 活地完成時(shí)間空間上已分配頻譜的動(dòng)態(tài)復(fù)用。Joseph Mitola博士最早于1999年提出了認(rèn)知無線電(Cognitive 的概念。認(rèn)知無線電的基本出發(fā)點(diǎn)是：為提高頻譜利用率，具有認(rèn)知功能的無線通信設(shè)備可以按照某種“伺機(jī)(Opportunistic Way)”的方式工作在已授權(quán)頻段內(nèi)。實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)態(tài)頻譜復(fù)用的前提是必須保證非授權(quán)用戶不會影響到已授權(quán)用戶的通信，其核心是通過動(dòng)態(tài)頻譜感知來探測未

2、使用的頻段，合理占用其中的合適頻段，并動(dòng)態(tài)地根據(jù)感知環(huán)境信息改變頻段、發(fā)射功率及調(diào)制方式等參數(shù)。由此，認(rèn)知無線電必須具備對環(huán)境的感知能力、對環(huán)境變化的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)性、通信質(zhì)量的高可靠性、對頻譜資源的充分利用和系統(tǒng)功能模塊的可重構(gòu)性，具體來說分三個(gè)功能：對無線環(huán)境場景分析 (包括空間電磁環(huán)境中干擾溫度的估計(jì)和頻譜空穴的檢測譜管理(通過空間射頻激勵(lì)來分析電磁環(huán)境，尋找滿足干擾溫度要求的頻段，啟動(dòng)通信過程)。目前的多載波調(diào)制技術(shù)中，正交頻分復(fù)用技術(shù) (OFDM)具有便于自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)的子載波結(jié)構(gòu)，其接收端的快速傅里葉變換模塊也可同時(shí)用于頻譜感知，因此成為實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電系統(tǒng)的理想技術(shù)之一。OFDM

3、系統(tǒng)的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)分開，減少子信道間的相互干擾 (ICI)；將高速率數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，使得每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，從而有效減少由于無線信道的時(shí)間彌散所帶來的碼間干擾(ISI)，減小了接收機(jī)內(nèi)均衡的復(fù)雜度；子信道的帶寬僅為原信道帶寬的一小部分。同時(shí)，各子載波間的正交性允許子信道頻譜相互重疊，最大限度地利用了頻譜資源，而不同數(shù)量的子信道也能實(shí)現(xiàn)上下行鏈路中不同速率的傳輸，滿足無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對稱性。然而，也正由于系統(tǒng)中存在多個(gè)正交子載波，且輸出信號是

4、多個(gè)子信道的疊加，與單載波系統(tǒng)相比， OFDM系統(tǒng)易受頻率偏差的影響，更存在較高的峰值平均功率比，對發(fā)射機(jī)內(nèi)放大器的線性度提出了很高的要求。這也是保證系統(tǒng)性能需要著重考慮的問題。本課題研究的重點(diǎn)是認(rèn)知無線電OFDM系統(tǒng)中自適應(yīng)功率分配部分。功率分配作為傳統(tǒng) OFDM 系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，基本原理是在系統(tǒng)發(fā)射端最大發(fā)射功率的約束下，或基于信道容量最優(yōu)原則，或基于誤比特率性能最優(yōu)原則，根據(jù)信道狀態(tài)信息在各子載波間合理分配功率。在認(rèn)知無線電系統(tǒng)中，授權(quán)用戶和感知用戶在一段頻譜中共存，感知用戶不可避免地會對授權(quán)用戶造成一定的干擾。本課題將自適應(yīng)功率分配技術(shù)應(yīng)用于認(rèn)知無線電 OFDM系統(tǒng)中，為感知用戶尋找

5、一種功率分配方案，使感知用戶(即非授權(quán)用戶)工作時(shí)對授權(quán)用戶造成的干擾較?。床挥绊懯跈?quán)用戶的正常工作），同時(shí)保證一定的感知用戶容量。閱讀文獻(xiàn)資料進(jìn)行調(diào)研的綜述 OFDM中的資源分配技術(shù)OFDM系統(tǒng)使用的是多載波傳輸技術(shù)，與單載波傳輸相比周期延長為原來的 N倍(N為子載波數(shù))，因此時(shí)延擴(kuò)展與符號周期的數(shù)值比也同樣降低 N倍，對頻率選擇性衰落有更強(qiáng)的承受能力；速率降低到原來的 1/N，可以自然地抵抗多徑傳播導(dǎo)致的符號間干擾。另外，通過在每個(gè)符號的起始位置增加保護(hù)間隔(GI,Guard Interval)使總頻帶帶寬增加了N個(gè)保護(hù)帶寬，可以進(jìn)一步降低ISI敏感度、消除多徑造成的ICI影響并減少在接

6、收端的定時(shí)偏移錯(cuò)誤，但相對的也會造成功率和信息速率的損失。OFDM系統(tǒng)中，鏈路級自適應(yīng)技術(shù)的基本思想是調(diào)節(jié)信號傳輸?shù)膮?shù)來充分利用當(dāng)前信道環(huán)境，可以調(diào)節(jié)的基本參數(shù)包括調(diào)制方式、編碼方式、發(fā)射功率、擴(kuò)頻增益和信令帶寬等。資源分配主要是指其根據(jù)各子信道的實(shí)際傳輸情況靈活分配發(fā)送功率和信息比特。自適應(yīng)功率分配有多種方案，如基于信道容量最優(yōu)化的原則，基于誤比特率性能最優(yōu)化的原則，基于誤比特率優(yōu)化的次優(yōu)功率分配以及相等信噪比的分配方式?；谛诺廊萘孔顑?yōu)化的原則在眾多鏈路自適應(yīng)算法中，最基本的算法是基于注水原理的功率分配算法，也是最優(yōu)的分配功率方式，其基本原理是在噪聲大的時(shí)候少分配功率，噪聲小時(shí)多分配功率

7、，最后使噪聲 + 功率=定值。使用注水方法，使得絕大多數(shù)發(fā)射信號的功率集中在信道衰減較小的頻帶范圍內(nèi)。當(dāng)平均信噪比較高時(shí)，若采用均勻的功率分配方法，與最優(yōu)功率分配方法相比，信道容量只有非常小的損失；當(dāng)平均信噪比較低時(shí)，信道容量可以通過注水方法得到很大的提高?；谡`比特率性能最優(yōu)化的原則為得到最優(yōu)功率分配方式，將總誤比特率可用表示為 K個(gè)子載波上發(fā)射功率的函數(shù)，然后找到一組子載波發(fā)射功率，使總誤比特率最小。當(dāng)采用 DPSK調(diào)制時(shí)，誤比特率可用用一個(gè)指數(shù)函數(shù)表示，但當(dāng)采用M相位的PSK或QAM調(diào)制時(shí)，由于誤比特率函數(shù)是用誤差函數(shù)表示的，很難找到合適的功率與特定調(diào)制函數(shù)的閉合表達(dá)式，因此在求解的時(shí)候

8、需要利用迭代的方式。如果迭代的次數(shù)足夠多并且步長足夠小，上述過程對于誤比特率為凸函數(shù)時(shí)能夠收斂到全局的最優(yōu)解?；谡`比特率優(yōu)化的次優(yōu)功率分配為避免多重迭代逼近最優(yōu)解的復(fù)雜性，可用通過使用誤比特率的近似而不是精確值來得到最接近最優(yōu)解的值。相等信噪比的分配方式分配到衰減更厲害的子載波上。這樣，相等信噪比方法提高了相對較差的子信道的接受信噪 比，并降低了相對較好的子信道接受信噪比。在高信噪比時(shí)，相等信噪比方法的性能優(yōu)于等功率分配方法，相等信噪比方法對總的誤比特率性能影響更顯著；低信噪比時(shí)，相等信噪比方法性能較差于等功率分配方法，等功率分配方法對總誤比特率性能影響更顯著。 認(rèn)知無線電原理干擾的產(chǎn)生與干

9、擾門限認(rèn)知無線電系統(tǒng)的基本思想是發(fā)現(xiàn)并利用頻譜空洞，即已授權(quán)頻段的空域時(shí)域出現(xiàn)的沒用或只有很少的通信業(yè)務(wù)在活動(dòng)、可被利用的頻譜資源。通常 OFDM符號子載波上調(diào)制的是時(shí)域矩形信號，經(jīng)過IFFT后頻域呈現(xiàn)sinc函數(shù)特性，旁瓣效應(yīng)明顯。對于各感知用戶而言，如果系統(tǒng)完全正交，即便子載波存在帶外輻射，依然不會對附近的子載波形成干擾。但原頻段的授權(quán)用戶并不一定是基于OFDM的，即便是，也不能保證其與感知用戶的子載波間隔相同，感知用戶對主用戶的干擾必須考慮。這種情況下，完全避免感知用戶對主用戶的干擾是不現(xiàn)實(shí)的，因此引入干擾門限作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。干擾門限可以看作是頻段內(nèi)的干擾功率譜密度，它的設(shè)定是用來量化和管

10、理干擾，規(guī)定在某頻段滿足接受者需求的最差場合無線傳輸環(huán)境。感知用戶通過估計(jì)干擾門限從而調(diào)整自身的發(fā)射功率以保證其產(chǎn)生的干擾不超過某頻段的干擾門限限制。通常在接收端進(jìn)行干擾門限的測量，并搜尋頻譜空洞，將獲得的信息通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的反饋信道傳送至發(fā)射端，并據(jù)此進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻譜管理。抑制干擾的方法一種減少認(rèn)知用戶對主用戶干擾的方法是對OFDM符號進(jìn)行時(shí)域加窗。通常使用的窗類型為OFDMss )。升余弦函數(shù)相鄰符號之間存在 T T 為加窗前的符號長度)長度的重疊，為了對sss抗符號間干擾，循環(huán)前級必須延長，還需一個(gè)循環(huán)后綴且必須比 Ts長以保證OFDM符號的正交性。滾降系數(shù)越大，帶外輻射功率下降的也就越快，但

11、同時(shí)會降低 OFDM符號對時(shí)延擴(kuò)展的容忍程度。另一種方法是設(shè)計(jì)有限長脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器 (FIR)。理想低通濾波器的單位沖擊響應(yīng)是無限長非因果序列，為便于實(shí)現(xiàn)，將其截取成長度有限長序列，但這種近似操作會引起通帶阻帶內(nèi)的波動(dòng)性(吉布斯效應(yīng)，或截?cái)嘈?yīng) )。我們希望所設(shè)計(jì)的濾波器阻帶衰減快，帶內(nèi)波動(dòng)小，過渡帶越窄越好，因此只能通過改變窗函數(shù)的形狀進(jìn)行解決。常用的窗函數(shù)有矩形窗、漢寧窗(hanning升余弦)、哈明窗(hamming改進(jìn)型升余弦)和布萊克曼窗(blackman)，對比而言布萊克曼窗的旁瓣抑制性能最好，但是截止頻率附近的過渡帶卻較大。不同于上述兩種技術(shù)，主動(dòng)干擾消除技術(shù) (AIC)只需

12、改變OFDM子載波調(diào)制的加權(quán)因子信息，就可更有效地解決用戶帶外干擾問題。它的基本思想是，認(rèn)知用戶將頻譜池劃分成若干子載波，在緊鄰主用戶頻段對應(yīng)占據(jù)子載波的頻譜兩側(cè)位置放置一些調(diào)制特殊加權(quán)因子的子載波(干擾對消子載波)，通過加權(quán)因子對其進(jìn)行調(diào)制，從而使得認(rèn)知用戶的數(shù)據(jù)子載波，即最初發(fā)送數(shù)據(jù)信息調(diào)制的子載波，與干擾對消子載波在主用戶頻段產(chǎn)生的帶外干擾相互抵消，將干擾抑制到足夠小，從而達(dá)到保護(hù)主用戶通信的目的。結(jié)合考慮認(rèn)知用戶發(fā)送的OFDM符號的差異性，在原來主動(dòng)干擾消除的基礎(chǔ)上進(jìn)一步還可提出動(dòng)態(tài)干擾對消算法。這不僅可以動(dòng)態(tài)計(jì)算干擾對消子載波的加權(quán)因子，還可將原來固定放置OFDM應(yīng)選擇，且可以非常方

13、便地增多或者減少子載波的數(shù)據(jù)數(shù)目。它的大致算法流程是：通過遍歷搜索所有可能的子載波組合，確定一對干擾對消子載波的標(biāo)號，再根據(jù)該標(biāo)號處子載波的調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)信息計(jì)算加權(quán)因子。使用不同位置的加權(quán)因子計(jì)算此時(shí)產(chǎn)生的干擾值，選出最小干擾值對應(yīng)的子載波位置，即最優(yōu)位置。根據(jù)任務(wù)書的任務(wù)及文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，初步擬定的執(zhí)行（實(shí)施）方案（含具體進(jìn)度計(jì)劃） 第十二周OFDM 的基本知識、資源分配技術(shù)的基本概念。完成開題報(bào)告。第十五周MATLABOFDMCROFDM第四周第五周：完成翻譯任務(wù)。第六周Matlab軟件對1-2OFDM和分析。第十周第十二周：撰寫論文。 第十三周參考文獻(xiàn)【1】Gaurav Bansal, M

14、d. Jahangir Hossain, Vijay K. Bhargava. Adaptive Power Loading for OFDM- based Cognitive Radio SystemsJ. Proc. IEEE GLOBECOM 07，IEEE，Jul. 2007:5137-5142【2】Yonghong Zhang, Cyril Leung. Subcarrier, Bit and Power Allocation for Multiuser OFDM- based Multi-Cell Cognitive Radio SystemsJ. Proc. IEEE GLOBE

15、COM 08，IEEE，Mar. 2008:1-5【3】Yonghong Zhang, Cyril Leung. Resource Allocation in an OFDM-Based Cognitive SystemJ. IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Jul. 2009, 57(7):1928-1931【4】S. Haykin, Cognitive Radio: Brain-Empowered Wirelless CommunicationsJ. IEEE Journal onSelected Areas in Communications, vol.23, No.2, February Selected Areas in Communicat