專利名稱：無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波 束模式選擇方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，用戶對各類數(shù)據(jù)服務(wù)的要求越來越高，使得無 線頻譜資源的使用越發(fā)緊張，如何有效利用頻譜資源成為一個受到多方關(guān)注的
問題。而聯(lián)邦通信委員會(FCC)的報告表明，在大部分時間里，很多授權(quán)頻帶 并沒有在使用，基于此，F(xiàn)CC在2003年9月首次提出了可認(rèn)知無線電(Cognitive Radio, CR)這一技術(shù)，并于2004年11月發(fā)布了CR的第一個標(biāo)準(zhǔn)，把它作為 IEEE802.22無線區(qū)域接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一部分。CR系統(tǒng)的一個關(guān)鍵思想就是當(dāng)從 用戶感知到主用戶不在使用授權(quán)頻帶時，它就在這一頻帶上進(jìn)行通信，而一旦 主用戶開始工作，從用戶必須在一定時間能離開這一授權(quán)頻帶，并開始感知其 他的未用授權(quán)頻帶，這樣可以有效的提高頻譜的利用率。
在CR技術(shù)的發(fā)展初期，研究人員都希望通過設(shè)計精準(zhǔn)的頻譜感知技術(shù)來提 高頻率空洞的被探測率。西安電子科技大學(xué)的劉勤等人提出的"認(rèn)知無線電中 頻譜空洞的探測方法"(專利申請?zhí)?00610043072.乂)中，給出了一種利用嚴(yán)格 干擾溫度限對滿足最佳估計條件的干擾溫度估計值進(jìn)行判決，得出該認(rèn)知無線 電系統(tǒng)使用頻帶內(nèi)的空洞可用性狀況的方案。但這種方案中，用于計算干擾溫 度限的公式中，有一個與具體頻譜估計法相關(guān)的比例因子，發(fā)明人并沒有給出 它與頻譜估計法的對應(yīng)關(guān)系，降低了該方案的實用價值，此外，頻譜估計的精 確度也會影響到該方案的性能。
近年來，把MMO的多天線技術(shù)與CR技術(shù)結(jié)合起來，能夠保證主用戶和 從用戶系統(tǒng)同時工作，成為研究的熱點。香港科技大學(xué)的KammaHamdi等人在 《Joint Beamforming and Scheduling in Cognitive Radio Networks》 一文中提出了 一種基于多用戶調(diào)度和迫零波束成型的方案，在兩個系統(tǒng)工作時，能夠使得從 用戶對主用戶的干擾最小。但這種方案需要從用戶足夠多，并且它假設(shè)基站完 全知道主用戶和從用戶下行信道的信息，而這顯然是不實際的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述各方案中實用型低、算法復(fù)雜度偏高，不能 用于較少從用戶數(shù)或者從用戶信道相干性偏大的系統(tǒng)等問題，提出一種無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法。 包括如下步驟
1) 具備iV,根發(fā)送天線的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站感知主用戶信道狀態(tài)信息h^ ;
2) 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站將機(jī)會式波束成型(OBF)模式和機(jī)會式空分多址 (OSDMA)模式的容量曲線交點對應(yīng)的發(fā)射信噪比作為門限值，自適應(yīng)地選擇
從用戶網(wǎng)絡(luò)的傳輸模式，當(dāng)發(fā)射信噪比大于此門限時，機(jī)會式波束成型的容量 大于機(jī)會式空分多址的容量，基站選擇機(jī)會式波束成型模式，反之則選擇機(jī)會 式空分多址模式；
3) 如果基站采用機(jī)會式波束成型模式，首先根據(jù)基于主用戶信道估計值、 的隨機(jī)單波束產(chǎn)生方法產(chǎn)生隨機(jī)波束，然后利用有限反饋單用戶選擇策略選擇 所要通信的對象；
4) 如果基站采用機(jī)會式空分多址模式，首先利用基于主用戶信道估計值、 的隨機(jī)多波束產(chǎn)生方法或基于主用戶信道估計值、 的Gmm-Schmidt正交化多 波束產(chǎn)生辦法產(chǎn)生多個正交波束，然后利用有限反饋多用戶調(diào)度策略選擇所要 通信的對象；
5) 在確定隨機(jī)波束模式后，基站利用產(chǎn)生好的波束和所選擇的對象進(jìn)行通信。
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站感知主用戶信道狀態(tài)信息、 :可以是對多次感知得到 的主用戶信道信息估計值的平均，或者是利用過去感知得到的主用戶信道信息 來預(yù)測當(dāng)前的信道信息，因此，基站端獲得的主用戶信道信息可以表示為 hre =h。+S，其中h。是主用戶信道信息的真實值，S是估計值與真實值之間的誤 差，它是一個均值為零、方差為"、的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，"值的大小表示了從用 戶基站感知到的主用戶信道信息的可靠程度。
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值、 的隨機(jī)單波束產(chǎn)生方法認(rèn) 知網(wǎng)絡(luò)基站獲得主用戶信道信息估計值h，后，在、 的零空間中隨機(jī)產(chǎn)生一個 單位向量，將其作為機(jī)會式波束成型的隨機(jī)波束。
所述的機(jī)會式波束成型模式中的有限反饋單用戶選擇策略認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站 產(chǎn)生隨機(jī)波束后，向所有從用戶進(jìn)行廣播；從用戶計算出使用這個波束后的接 收信噪比，只有當(dāng)從用戶的接收信噪比大于某一門限時，才把它的信噪比反饋 給從用戶基站，否則用戶則不反饋信息；從用戶基站在所有反饋用戶中選擇接 收信噪比最大的一個用戶作為本次通信的對象。
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值h，的隨機(jī)多波束產(chǎn)生方法首先求出hre 的7Vf -1維正交補(bǔ)空間，然后在此補(bǔ)空間中隨機(jī)產(chǎn)生一個iV, x(iVf -1)的 半酉矩陣，將此半酉矩陣的iV,-l個列向量作為對應(yīng)的正交隨機(jī)波束。
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值h^的Gmm-Schmidt正交化多 波束產(chǎn)生方法首先求出h，的零空間，然后在這個零空間中隨機(jī)產(chǎn)生iV,-l個線 性無關(guān)的iV,維列向量，再把h^和這iV,-l個線性無關(guān)的向量進(jìn)行Gram-Schmidt 正交化得到^ -1正交隨機(jī)波束。
所述的機(jī)會式空分多址模式中的有限反饋多用戶調(diào)度策略從用戶基站產(chǎn) 生A^-1個正交波束后向從用戶網(wǎng)絡(luò)廣播；各從用戶計算每一個波束的接收信干 噪比，把信干噪比最大的一個作為所選擇的波束，只有當(dāng)從用戶在這個波束上 的信干噪比大于某一門限時，才把這個波束的序號和所對應(yīng)的信干噪比反饋給 從用戶基站，否則，從用戶不反饋任何信息；從用戶基站收到反饋信息后，按 照波束把從用戶分組，在每一組中選擇信干噪比最大的那個用戶作為使用這一 波束進(jìn)行通信的對象。
本發(fā)明具有的有益效果是利用多天線技術(shù)，支持從用戶系統(tǒng)和主用戶系 統(tǒng)在同一頻段和區(qū)域，同時進(jìn)行通信，提高了頻譜的利用率；在從用戶基站只 能獲得部分主用戶信道信息的前提下，能夠使得從用戶對主用戶的干擾達(dá)到最 ?。徊捎米赃m應(yīng)的隨機(jī)波束模式選擇方法，無論在大發(fā)射信噪比或者小發(fā)射信 噪比時，都能使得系統(tǒng)容量達(dá)到最大；本發(fā)明設(shè)計的算法不受從用戶數(shù)量和它 們信道的相關(guān)性的影響，都能取得與沒有相關(guān)性時相同的性能。


圖l是系統(tǒng)整體框圖2是自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇時，確定發(fā)射信噪比門限的示意圖3是從用戶網(wǎng)絡(luò)完全感知主用戶信道信息和感知誤差的方差為0.1且從用 戶網(wǎng)絡(luò)分別采用OBF和OSDMA模式時，主用戶的誤比特性能比較；
圖4是從用戶網(wǎng)絡(luò)完全感知主用戶信道信息和感知誤差的方差為0.1且從用 戶網(wǎng)絡(luò)分別采用OBF和OSDMA模式時，主用戶的容量比較；
圖5是主用戶網(wǎng)絡(luò)不工作(虛線)與工作(實線)，從用戶網(wǎng)絡(luò)發(fā)射信噪比 為0dB、 5dB和10dB， OBF模式隨著從用戶數(shù)增加時的容量變化；
圖6是主用戶網(wǎng)絡(luò)不工作(虛線)與工作(實線)，從用戶網(wǎng)絡(luò)發(fā)射信噪比 為0dB、 5dB和10dB， OSDMA模式隨著從用戶數(shù)增加時的容量變化。
具體實施例方式
無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法包括如下步驟1) 具備iV,根發(fā)送天線的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站感知主用戶信道狀態(tài)信息h^ ;
2) 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站將機(jī)會式波束成型模式和機(jī)會式空分多址模式的系統(tǒng)曲線 交點對應(yīng)的發(fā)射信噪比作為門限值，自適應(yīng)地選擇從用戶網(wǎng)絡(luò)的傳輸模式，當(dāng) 發(fā)射信噪比大于此門限時，機(jī)會式波束成型的容量大于機(jī)會式空分多址的容量， 基站選擇機(jī)會式波束成型模式，反之則選擇機(jī)會式空分多址模式；
如圖1所示，整個系統(tǒng)由一個主用戶網(wǎng)絡(luò)和一個從用戶網(wǎng)絡(luò)組成，但它們
相互獨立，其中主用戶網(wǎng)絡(luò)包含基站PBS和用戶PU，它們都是單天線的，而在 從用戶網(wǎng)絡(luò)中，包含基站CBS有^根天線，以及K個單天線用戶CU，且K iV,。 兩個網(wǎng)絡(luò)共享同一頻帶，因此，主用戶PU接收到的從基站PBS發(fā)出的信號會 收到從用戶基站CBS所發(fā)信號的干擾，同樣從用戶CU接收到的從基站CBS發(fā) 出的信號也會收到從主用戶基站PBS發(fā)出信號的干擾。
令/^表示從用戶基站發(fā)射天線m到用戶k的接收天線間的準(zhǔn)靜態(tài)平穩(wěn)信 道，其中02"《，用戶0代表主用戶，這樣h「[H…/^,]表示從用戶基站 CBS到用戶k之間的信道，同樣，用&表示主用戶基站PBS到用戶k之間的信 道?；綜BS的發(fā)射功率為《，其在各天線間平均分配，這與最佳功率分配策 略的性能差別很小，基站PBS的發(fā)射功率為Pp，在給定CBS的發(fā)射波束 W二[w,w廣.Wf]后，其中w廣[v^，2…w^,]，從用戶和主用戶的接收信號為<formula>formula see original document page 7</formula> ( 2 )
其中&和z。分別是從用戶k和主用戶的接收噪聲，它們是零均值、方差分別為^
和《的復(fù)高斯隨機(jī)變量。^表示本次通信CBS選擇的從用戶集，它與隨機(jī)波束
成型模式有關(guān)，1《為1時，表示只選擇一個從用戶進(jìn)行通信，這時系統(tǒng)采用機(jī)
會式波束成型模式，而如果W等于iV,-l時，表示選擇iV,-l個從用戶同時進(jìn)行通 信，這時系統(tǒng)采用的是機(jī)會式空分多址模式，已經(jīng)有研究人員證明，W在取1 到W,-1之間的值式，獲得的容量肯定小于上述兩種模式之一，所以最佳的模式 是在這兩種模式之間進(jìn)行選擇。從而，可以得到主用戶的接收信干噪比為<formula>formula see original document page 7</formula>
由上式可知，假設(shè)發(fā)射功率和信道狀態(tài)都一定時，要取得最大的接收信干噪比 SINR。，當(dāng)且僅當(dāng)用戶集5的發(fā)射波束w」與h。正交，從用戶網(wǎng)絡(luò)對主用戶網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生任何干擾，兩個網(wǎng)絡(luò)并行不悖的運行，可以把它們看成兩個相互獨立、互 不干擾的網(wǎng)絡(luò)，這時，如果每個網(wǎng)絡(luò)都達(dá)到最佳，整個系統(tǒng)也取得最佳的性能。
設(shè)計與h。正交的發(fā)射波束，CBS必須完全知道主用戶信道h。的信息，這在現(xiàn)有 的信道感知技術(shù)中是辦不到的，實際應(yīng)用中我們可以把多次感知獲得的主用戶 信道信息求平均，或者用過去時刻的主用戶信息來預(yù)測當(dāng)前的主用戶信息，因 此，我們把認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)感知到的主用戶信道狀態(tài)信息h^建模為h。的一個函數(shù)
U。+S (4)
其中，s為主用戶信道估計值與實際值之間的誤差，建模為一個零均值、方差為 "、的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，"值的大小代表了誤差的大小，當(dāng)"=0時，表示CBS完 全知道主用戶信道信息，這時主用戶能夠取得最佳的誤碼率性能和容量，如圖3 和4所示。同時從圖中也可以看出，在給定"后，采用機(jī)會式隨機(jī)波束成型或者 機(jī)會式空分多址，對主用戶網(wǎng)絡(luò)性能的影響基本相同。
同樣的，我們可以得到從用戶的接收信干噪比
SINRi=--^——^ (5)
S |hfcw」"尸"尸》|2
風(fēng)乂d 、 〃
其中，^-《/《為CBS發(fā)射信噪比。給定PBC發(fā)射功率和各信道狀態(tài)，從用戶
接收信干噪比SINRk是CBS發(fā)射信噪比和隨機(jī)波束模式的函數(shù)，要最大化SINRk ，
可以歸結(jié)為下面的優(yōu)化問題 max SINRk
l李l,2，…，iV,
上述優(yōu)化問題的解為，當(dāng)p大于門限值y^時，p卜l，即系統(tǒng)采用機(jī)會式隨機(jī)波 束成型模式，選擇接收信干噪比最大的用戶作為本次通信的對象，可以取得最
大的系統(tǒng)容量；相反，如果^小于門限值/^,則|《=^，系統(tǒng)采用機(jī)會式空分
多址模式，波束分配給對應(yīng)接收信干噪比最大的用戶，這時可以取得最大的系 統(tǒng)容量。
CBS在進(jìn)行模式選擇時，只要把當(dāng)前發(fā)射信噪比與門限值/^進(jìn)行比較，因 此CBS需要知道p^。如圖2所示，系統(tǒng)容量是發(fā)射信噪比的函數(shù)，兩種模式的 容量相交于(Ant，Cj，當(dāng)p小于Pmt時，機(jī)會式空分多址模式的容量大于機(jī)會式隨 機(jī)波束成型模式的容量，相反，p大于^t時，機(jī)會式隨機(jī)波束成型模式的容量 大于機(jī)會式空分多址模式的容量，因此，我們把p,w作為模式選擇的門限/w。3) 如果基站采用機(jī)會式波束成型模式，首先根據(jù)基于主用戶信道估計值、" 的隨機(jī)單波束產(chǎn)生方法產(chǎn)生隨機(jī)波束，然后利用有限反饋單用戶選擇策略選擇 所要通信的對象；
4) 如果基站采用機(jī)會式空分多址模式，首先利用基于主用戶信道估計值h^ 的隨機(jī)多波束產(chǎn)生方法或基于主用戶信道估計值、 的Gram-Schmidt正交化多 波束產(chǎn)生辦法產(chǎn)生多個波束，然后利用有限反饋多用戶調(diào)度策略選擇所要通信 的對象；
5) 在確定隨機(jī)波束模式后，基站利用產(chǎn)生的波束和所選擇的對象進(jìn)行通信。 所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道的估計值、 的機(jī)會式波束成型的隨
機(jī)單波束產(chǎn)生方法認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站獲得主用戶信道信息估計值、 后，在、 的 零空間中隨機(jī)產(chǎn)生一個單位向量，將其作為機(jī)會式波束成型的隨機(jī)波束。
所述的機(jī)會式波束成型模式中的有限反饋單用戶選擇策略認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站 產(chǎn)生隨機(jī)波束后，向所有從用戶進(jìn)行廣播；從用戶計算出使用這個波束后的接 收信噪比，只有當(dāng)從用戶的接收信噪比大于某一門限時，才把它的信噪比反饋 給從用戶基站，否則用戶則不反饋信息；從用戶基站在所有反饋用戶中選擇接 收信噪比最大的一個用戶作為本次通信的對象。有限反饋單用戶選擇策略的具 體流程可表示如下
步驟l:反饋
(1) 初始化<formula>formula see original document page 9</formula>尤；
(2) For A; = l to K
5t=SINRk; If A〉SIN《
從用戶^把A反饋給CBS; End If End For 步驟2:選擇
(1) 初始化設(shè)*'=0和2:=0，得到反饋信息^;
<formula>formula see original document page 9</formula>
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站根據(jù)對主用戶信道估計值、"的隨機(jī)多波束產(chǎn)生方法 首先求出、 的TV, -1維正交補(bǔ)空間，然后在此補(bǔ)空間中隨機(jī)產(chǎn)生一個iV, x(iV, -1)的半酉矩陣，將此半酉矩陣的iv,-i個列向量作為對應(yīng)的正交隨機(jī)波束。
所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站根據(jù)對主用戶信道估計值、 的Gram-Schmidt正交化 多波束產(chǎn)生方法首先求出h，的零空間，然后在這個零空間中隨機(jī)產(chǎn)生iV,-l個 線性無關(guān)的iV,維列向量，再把h，和這iV, -1個線性無關(guān)的向量進(jìn)行Gram-Schmidt
正交化得到M-l正交隨機(jī)波束。其具體流程可表示如下
(1) 初始化w。=h^/||hj2，產(chǎn)生w。的正交補(bǔ)空間CW','-');
(2) 在C^w'-')中產(chǎn)生iV,—i個線性不相關(guān)的7v,維向量v》^l，.』,-l);
(3) Forj=l to iV,-1
乂-1
,-=o
End For
所述的機(jī)會式空分多址模式中的有限反饋多用戶調(diào)度策略從用戶基站產(chǎn) 生A^-1個正交波束后向從用戶網(wǎng)絡(luò)廣播；各從用戶計算每一個波束的接收信干 噪比，把信干噪比最大的一個作為所選擇的波束，只有當(dāng)從用戶在這個波束上 的信干噪比大于某一門限時，才把這個波束的序號和所對應(yīng)的信干噪比反饋給 從用戶基站，否則，從用戶不反饋任何信息；從用戶基站收到反饋信息后，按 照波束把從用戶分組，在每一組中選擇信干噪比最大的那個用戶作為使用這一 波束進(jìn)行通信的對象。其具體流程可表示為
步驟l:反饋
(1) 初始化設(shè)^=0 for & = 1，...,《；
(2) For "1 to《
& =maxSINR
mG《
= arg max SINR
If A〉SIN《
從用戶*把&和^值反饋給CBS;
End If End For 步驟2:調(diào)度
(1) 初始化設(shè)《-O和:i,0 for w = l,...,iV,-l，得到反饋信息^和^;
(2) For "1 to尺
附=w4 ;
End For
(3) For w = l to M-l<formula>formula see original document page 11</formula>
通過計算機(jī)仿真表明，本發(fā)明的自適應(yīng)的隨機(jī)波束模式選擇方法和系統(tǒng)能 夠在最小化對主用戶網(wǎng)絡(luò)干擾的前提下，最大化從用戶網(wǎng)絡(luò)的容量，從而顯著 提高系統(tǒng)的頻譜效率。
權(quán)利要求
1. 無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法，其特征在于包括如下步驟1)具備Nt根發(fā)送天線的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站感知主用戶信道狀態(tài)信息hsen；2)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站將機(jī)會式波束成型模式和機(jī)會式空分多址模式的系統(tǒng)曲線交點對應(yīng)的發(fā)射信噪比作為門限值，自適應(yīng)地選擇從用戶網(wǎng)絡(luò)的傳輸模式，當(dāng)發(fā)射信噪比大于此門限時，機(jī)會式波束成型的容量大于機(jī)會式空分多址的容量，基站選擇機(jī)會式波束成型模式，反之則選擇機(jī)會式空分多址模式；3)如果基站采用機(jī)會式波束成型模式，首先根據(jù)基于主用戶信道估計值hsen的隨機(jī)單波束產(chǎn)生方法產(chǎn)生隨機(jī)波束，然后利用有限反饋單用戶選擇策略選擇所要通信的對象；4)如果基站采用機(jī)會式空分多址模式，首先利用基于主用戶信道估計值hsen的隨機(jī)多波束產(chǎn)生方法或基于主用戶信道估計值hsen的Gram-Schmidt正交化多波束產(chǎn)生辦法產(chǎn)生多個正交波束，然后利用有限反饋多用戶調(diào)度策略選擇所要通信的對象；5)在確定隨機(jī)波束模式后，基站利用產(chǎn)生好的波束和所選擇的對象進(jìn)行通信。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法， 其特征在于所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站感知主用戶信道狀態(tài)信息、 :可以是對多次感 知得到的主用戶信道信息估計值的平均，或者是利用過去感知得到的主用戶信 道信息來預(yù)測當(dāng)前的信道信息，因此，基站端獲得的主用戶信道信息可以表示 為h^-h。+S，其中h。是主用戶信道信息的真實值，S是估計值與真實值之間的 誤差，它是一個均值為零、方差為dw,的復(fù)高斯隨機(jī)矩陣，"值的大小表示了從 用戶基站感知到的主用戶信道信息的可靠程度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法， 其特征在于所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值h^的隨機(jī)單波束產(chǎn)生 方法認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站獲得主用戶信道信息估計值h，后，在、 的零空間中隨機(jī) 產(chǎn)生一個單位向量，將其作為機(jī)會式波束成型的隨機(jī)波束。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法, 其特征在于所述的機(jī)會式波束成型模式中的有限反饋單用戶選擇策略認(rèn)知網(wǎng) 絡(luò)基站產(chǎn)生隨機(jī)波束后，向所有從用戶進(jìn)行廣播；從用戶計算出使用這個波束后的接收信噪比，只有當(dāng)從用戶的接收信噪比大于某一門限時，才把它的信噪 比反饋給從用戶基站，否則用戶則不反饋信息；從用戶基站在所有反饋用戶中 選擇接收信噪比最大的一個用戶作為本次通信的對象。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法， 其特征在于所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值、 的隨機(jī)多波束產(chǎn)生 方法首先求出h^的7V,-l維正交補(bǔ)空間，然后在此補(bǔ)空間中隨機(jī)產(chǎn)生一個 A^(M-1)的半酉矩陣，將此半酉矩陣的iV,-l個列向量作為對應(yīng)的正交隨機(jī)波 束。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法， 其特征在于所述的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站基于主用戶信道估計值h，的Gram-Schmidt正 交化多波束產(chǎn)生方法首先求出h^的零空間，然后在這個零空間中隨機(jī)產(chǎn)生 A^-l個線性無關(guān)的iV,維列向量，再把h^和這iV,-l個線性無關(guān)的向量進(jìn)行 Gram-Schmidt正交化得到iV, -1正交隨機(jī)波束。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)的隨機(jī)波束模式選擇方法， 其特征在于所述的機(jī)會式空分多址模式中的有限反饋多用戶調(diào)度策略從用戶 基站產(chǎn)生M-l個正交波束后向從用戶網(wǎng)絡(luò)廣播；各從用戶計算每一個波束的接收信干噪比，把信干噪比最大的一個作為所選擇的波束，只有當(dāng)從用戶在這個 波束上的信干噪比大于某一門限時，才把這個波束的序號和所對應(yīng)的信干噪比反饋給從用戶基站，否則，從用戶不反饋任何信息；從用戶基站收到反饋信息 后，按照波束把從用戶分組，在每一組中選擇信干噪比最大的那個用戶作為使 用這一波束進(jìn)行通信的對象。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多天線無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)隨機(jī)波束模式選擇方法。認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)基站根據(jù)一定的信噪比門限，在主用戶信道的零空間內(nèi)構(gòu)造隨機(jī)波束，利用機(jī)會式波束成型或機(jī)會式空分多址進(jìn)行傳輸。當(dāng)發(fā)射信噪比大于門限值時，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)為用戶間干擾受限系統(tǒng)，基站選擇單波束的隨機(jī)波束成型模式，在從用戶中選擇接收信噪比最大的用戶作為本次的通信的對象；當(dāng)發(fā)射信噪比小于門限時，從用戶網(wǎng)絡(luò)為噪聲干擾受限系統(tǒng)，基站選擇多波束的機(jī)會式空分多址模式，在從用戶中選擇信噪比最大的幾個用戶作為通信對象，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)容量最大化。本發(fā)明為多天線無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)提高了一種可支持多種隨機(jī)波束模型的傳輸方案。
文檔編號H04L1/02GK101296011SQ200810061389
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者張建敏, 張朝陽, 維 杜, 王海洋, 陳曉明 申請人:浙江大學(xué)