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认知信道编码及其可达速率域的研究

作　者: 杨帆
导　师: 徐昌庆
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 信息论认知信道可达速率域 GP编码速率拆分
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着无线通信技术的快速发展,无线电频谱资源变得越来越稀缺,然而大多数授权的频谱都没有被充分地利用。认知无线电技术可以改善频谱利用率,缓解频谱资源稀缺的矛盾,因此成为近年来无线通信领域研究的热点。两用户认知信道是基于认知无线电理论的一种新的无线通信网络模型,它在干扰信道模型的基础上,把用户分成主用户(非认知用户)和次要用户(认知用户),并在保证主用户的服务质量的前提下,允许次要用户占用主用户的频谱资源,或者与主用户进行协作编码,从而提高频谱利用效率。从信息论的角度,到目前为止,已经有一些针对认知无线信道的可达速率域和速率域外界的结果给出,但是还没有得到一般认知信道的确切的容量域。本文的研究对象是叠加模式下的两用户认知信道。首先归纳总结了获得该信道模型可达速率域的信息论依据,重点讨论了所要用到的编码方式和理论方法,包括GP编码、速率拆分、脏纸编码和叠加编码,以及一种基于联合典型序列的随机编码方法。在此基础上,对认知信道模型进行了速率拆分改造,证明了一个新的可达速率域。将可达速率结果从离散无记忆信道推广到高斯信道,取得了一些数值结果。在与已有结果的比较中,发现新的可达速率区域有了一定的扩大,并将原因归结于次要用户协同主用户进行编码所带来的速率性能提升。进一步,提出了一种带反馈的认知信道模型,并对它的速率性能进行了初步分析,指出了由于一个变形的多址子信道的存在,使反馈对速率拆分后的认知信道的可达速率也是有提升效果的。本文最后对认知信道模型中的非因果边信息的获取,自由度和干扰对齐的引入,以及协作编码的效果等问题进行了讨论。由于在可达速率证明过程中使用到的随机联合典型编码方法,要求只有在码字长度趋于无穷大时,才能达到所证明出的信息速率,所以,最后得到的结果都是在这一理想假定条件下才能够达到的速率极限。也就是说,这是信息论范畴内的理论结果,而所采用的编码方式,往往也不能直接用于实际,从这个角度来讲,很难做出相应的仿真,只能给出一些可达速率区域的不等式约束和数值结果。

认知信道编码及其可达速率域的研究

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