一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其考慮到授權(quán)系統(tǒng)對(duì)于外來(lái)干擾有一定的容忍度的情況下，認(rèn)知系統(tǒng)通過(guò)獲取授權(quán)系統(tǒng)對(duì)外來(lái)干擾的容忍度，并以此作為認(rèn)知系統(tǒng)選擇認(rèn)知用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮⒖?，而?duì)于認(rèn)知系統(tǒng)采用干擾對(duì)齊的方法對(duì)選出的認(rèn)知用戶進(jìn)行干擾消除，并在選擇認(rèn)知用戶時(shí)，利用信道矩陣的瑞利商特性將所選認(rèn)知用戶泄漏到授權(quán)系統(tǒng)的最大可能干擾值之和與授權(quán)系統(tǒng)對(duì)干擾的容忍度進(jìn)行比較，使得所選認(rèn)知用戶對(duì)授權(quán)系統(tǒng)的干擾達(dá)到可控的效果，本發(fā)明使得干擾對(duì)齊技術(shù)在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中得以普遍應(yīng)用，提高了認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的可達(dá)和速率。
【專利說(shuō)明】一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中空域資源的分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)可以顯著提高無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率，解決頻譜資源稀缺和頻譜利用率低之間的矛盾，成為近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。現(xiàn)存的頻譜注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所分配頻譜在時(shí)間和空間上使用的不連續(xù)性，使得大部分授權(quán)頻段在時(shí)間和空間上沒(méi)有得到充分的利用。因此，認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)通過(guò)機(jī)會(huì)共享的方式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜接入，就可以不改變?cè)惺跈?quán)系統(tǒng)的協(xié)議，在不影響授權(quán)用戶正常通信的前提下，與授權(quán)系統(tǒng)共享頻譜。頻譜共享主要分為兩種方式，即針對(duì)某一頻段，認(rèn)知系統(tǒng)在授權(quán)系統(tǒng)不通信時(shí)才使用該頻段的覆蓋式(overlay)頻譜共享和二者可以同時(shí)使用該頻段，但認(rèn)知系統(tǒng)對(duì)授權(quán)用戶的干擾要限定在干擾溫度之下的下襯式(underlay)頻譜共享。下襯式頻譜共享以其較高的頻譜效率和可實(shí)現(xiàn)性成為了一種具有吸引力的共享方式，被美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)作為認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的主要頻譜共享方式。在下襯式頻譜共享場(chǎng)景中，一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題在于認(rèn)知系統(tǒng)如何在最大化吞吐量的同時(shí)保證授權(quán)用戶的服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。
[0003]多天線技術(shù)的引入為無(wú)線通信系統(tǒng)增加了空間自由度，是認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中用于消除干擾和提高頻譜效率的有效工具。干擾對(duì)齊是分布式多用戶多天線網(wǎng)絡(luò)中的一類有效的用戶協(xié)調(diào)技術(shù)，它不需要中心控制、全局優(yōu)化以及聯(lián)合信號(hào)處理，僅僅通過(guò)每一對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)根據(jù)全局信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)分別優(yōu)化自身的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和接收濾波矩陣，即可使每對(duì)用戶獲得在無(wú)干擾情況下自由度的一半。干擾對(duì)齊技術(shù)非常適合應(yīng)用于認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，其原因主要包括以下三點(diǎn):首先，各個(gè)認(rèn)知用戶可以通過(guò)感知技術(shù)獲得全局CSI，這是非認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)所不具備的條件；其次，認(rèn)知用戶通常為“盡力而為”型，對(duì)干擾的耐受程度較高；最后，認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)常常采用分布式結(jié)構(gòu)，其靈活多變的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重配置功能也使其迫切地需要分布式的、獨(dú)立的信號(hào)處理技術(shù)。基于以上原因，將干擾對(duì)齊技術(shù)弓丨入認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)是一種必然的趨勢(shì)。
[0004]盡管如此，在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中采用干擾對(duì)齊技術(shù)時(shí)，認(rèn)知系統(tǒng)對(duì)授權(quán)用戶的干擾仍然是最大的挑戰(zhàn)之一。由于授權(quán)用戶具有高優(yōu)先級(jí)，認(rèn)知系統(tǒng)無(wú)法強(qiáng)迫其參與干擾對(duì)齊的過(guò)程，因此，認(rèn)知系統(tǒng)對(duì)授權(quán)用戶的干擾只能通過(guò)認(rèn)知發(fā)射機(jī)單方面的預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行避免，而授權(quán)用戶作為接收機(jī)卻無(wú)法參與。這一干擾避免過(guò)程通常與認(rèn)知系統(tǒng)內(nèi)部的干擾對(duì)齊過(guò)程相矛盾，即兩個(gè)過(guò)程所得到的認(rèn)知發(fā)射機(jī)預(yù)編碼矩陣是不一致的。為了解決這一矛盾，學(xué)者們提出將認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)投影在授權(quán)系統(tǒng)的空閑空間子信道上，但是要求授權(quán)發(fā)射機(jī)必須按照注水方法進(jìn)行功率分配，也就是說(shuō)，已有的基于干擾對(duì)齊的頻譜共享方法只適用于授權(quán)用戶采用了注水功率分配的少部分認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，不具有普適性。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知用戶空分復(fù)用方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0007]—種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，該空分復(fù)用方法包括以下步驟:
[0008]第一步，認(rèn)知系統(tǒng)為每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)設(shè)定初始發(fā)射功率；認(rèn)知系統(tǒng)中的每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)和認(rèn)知接收機(jī)通過(guò)感知或與數(shù)據(jù)庫(kù)通信的方式獲取所有認(rèn)知用戶對(duì)之間的信道矩陣，認(rèn)知系統(tǒng)中的每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)通過(guò)感知或與數(shù)據(jù)庫(kù)通信的方式獲取自身與授權(quán)系統(tǒng)中的授權(quán)用戶之間的信道矩陣以及授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值；
[0009]第二步，在有待傳數(shù)據(jù)的認(rèn)知用戶對(duì)中，每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)根據(jù)其與某一授權(quán)用戶之間的信道矩陣計(jì)算對(duì)應(yīng)的信道矩陣瑞利商，定義信道矩陣瑞利商的最大值與對(duì)應(yīng)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率之積為所述對(duì)應(yīng)認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)所述某一授權(quán)用戶的最大可能干擾值；
[0010]第三步，基于接入認(rèn)知用戶數(shù)最大或認(rèn)知系統(tǒng)容量最大的原則，同時(shí)在保證認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和小于授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的條件下，認(rèn)知系統(tǒng)選擇盡可能多的認(rèn)知用戶對(duì)通過(guò)與授權(quán)用戶共享頻譜進(jìn)行傳輸；
[0011]第四步，對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)使用干擾對(duì)齊的方法進(jìn)行認(rèn)知用戶間空分復(fù)用，得到所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和認(rèn)知接收機(jī)的接收濾波矩陣。
[0012]所述空分復(fù)用方法還包括以下步驟: [0013]根據(jù)所述認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射預(yù)編碼矩陣計(jì)算所選的認(rèn)知用戶對(duì)對(duì)授權(quán)用戶的實(shí)際干擾，將所選的認(rèn)知用戶對(duì)對(duì)授權(quán)用戶的實(shí)際干擾與授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值進(jìn)行對(duì)比，并在保證認(rèn)知系統(tǒng)向授權(quán)用戶泄露的干擾不大于授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的前提下，對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，使得所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率盡可能地提高。
[0014]所述調(diào)整的方法包括:對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中的認(rèn)知發(fā)射機(jī)增加相同的發(fā)射功率；或者對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中的認(rèn)知發(fā)射機(jī)按最大可能干擾值的比例增加相應(yīng)的發(fā)射功率；或者對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中優(yōu)先級(jí)最高的認(rèn)知發(fā)射機(jī)優(yōu)先增加發(fā)射功率。
[0015]所述認(rèn)知系統(tǒng)為分布式多天線系統(tǒng)，認(rèn)知系統(tǒng)中有多個(gè)認(rèn)知用戶對(duì)希望進(jìn)行通信，每個(gè)認(rèn)知用戶對(duì)由一個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)和一個(gè)認(rèn)知接收機(jī)組成；授權(quán)系統(tǒng)為集中式多天線系統(tǒng)的下行場(chǎng)景，授權(quán)用戶為接收端，授權(quán)基站為發(fā)射端。
[0016]所述授權(quán)用戶為多個(gè)。
[0017]授權(quán)用戶為多個(gè)時(shí)，授權(quán)用戶接入不同時(shí)頻資源。
[0018]所述認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和按下式計(jì)算:
[0019]廠 Σ 盡?

k&A
[0020]其中，Iftmax為進(jìn)行傳輸?shù)乃姓J(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和，A為
允許通信的認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)集合，λ k為的最大特征值，Glik為第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)
與授權(quán)系統(tǒng)中的授權(quán)用戶之間的信道矩陣，H表示共軛轉(zhuǎn)置，Bk為第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率系數(shù)，0〈Bk〈l，P為每一個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的最大發(fā)射功率，第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率為BkP。
[0021]所述第三步具體包括以下步驟:每個(gè)有待傳數(shù)據(jù)的認(rèn)知用戶對(duì)都在某時(shí)頻資源上用第二步中計(jì)算得到的認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU的最大可能干擾值I與該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值進(jìn)行對(duì)比，選擇滿足最大可能干擾值I小于該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的認(rèn)知用戶對(duì)進(jìn)入到待資源分配用戶列表，從待資源分配用戶列表中選擇認(rèn)知用戶對(duì)組成傳輸認(rèn)知用戶對(duì)集合，同時(shí)將選出的認(rèn)知用戶對(duì)從待資源分配用戶列表中刪除。
[0022]所述從待資源分配用戶列表中選擇認(rèn)知用戶對(duì)組成傳輸認(rèn)知用戶對(duì)集合的方法包括以下步驟:
[0023]將認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)依次加入集合A中，并得出每次新加入認(rèn)知用戶對(duì)后認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶AU的最大可能干擾值之和Ip，max，將Iftmax與授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值Icon比較，如果滿足Iftmax ( 1_，則在集合A中繼續(xù)加入認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)，否則，停止加入認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)，并刪掉最后一次加入的認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)。
[0024]所述待資源分配用戶列表中的認(rèn)知用戶對(duì)按照以下方法進(jìn)行排序:按認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值進(jìn)行排序。
[0025]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0026]本發(fā)明所述基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，考慮到授權(quán)系統(tǒng)對(duì)于外來(lái)干擾有一定的容忍度的情況下，認(rèn)知系統(tǒng)通過(guò)獲取授權(quán)系統(tǒng)對(duì)外來(lái)干擾的容忍度，并以此作為認(rèn)知系統(tǒng)選擇認(rèn)知用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮⒖?，而?duì)于認(rèn)知系統(tǒng)采用干擾對(duì)齊的方法對(duì)選出的認(rèn)知用戶進(jìn)行干擾消除，并在選擇認(rèn)知用戶時(shí)，利用信道矩陣的瑞利商特性將所選認(rèn)知用戶泄漏到授權(quán)系統(tǒng)的最大可能干擾值之和與授權(quán)系統(tǒng)對(duì)干擾的容忍度進(jìn)行比較，使得所選認(rèn)知用戶對(duì)授權(quán)系統(tǒng)的干擾達(dá)到可控的效果，本發(fā)明使得干擾對(duì)齊技術(shù)在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中得以普遍應(yīng)用，提高了認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的可達(dá)和速率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明所述方法所應(yīng)用的場(chǎng)景；
[0028]圖2是本發(fā)明中實(shí)施例的場(chǎng)景；Hk，k為CUk與CUka間的傳輸信道(矩陣)，G為PBS與I3U間的傳輸信道(矩陣)，GI；k為CUk與PU間的干擾信道(矩陣)，Dk為PBS與CUka間的干擾信道(矩陣)；
[0029]圖3是認(rèn)知系統(tǒng)可達(dá)和速率；
[0030]圖4是干擾門限固定時(shí)的認(rèn)知系統(tǒng)可達(dá)和速率；
[0031]圖5是授權(quán)用戶接收信噪比不變時(shí)的認(rèn)知系統(tǒng)可達(dá)和速率。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]本發(fā)明所述基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法所解決的問(wèn)題是發(fā)生在如圖1所示場(chǎng)景中的，即考慮具有一般性的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)授權(quán)用戶的通信方式?jīng)]有任何要求。本發(fā)明所述方法是一種針對(duì)多天線多用戶認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景、在保證授權(quán)用戶服務(wù)質(zhì)量要求的前提下，以認(rèn)知用戶總吞吐量最大化為目標(biāo)的基于干擾對(duì)齊的頻譜共享方法。
[0034]在Underlay的場(chǎng)景下，對(duì)于認(rèn)知系統(tǒng)中的空間資源分配算法需要考慮以下三個(gè)原則:
[0035](—)保護(hù)授權(quán)系統(tǒng)(PrimarySystem)所受干擾在給定門限以內(nèi)；
[0036](二)滿足原則(一)的前提下,最大化認(rèn)知系統(tǒng)(Cognitive System)的系統(tǒng)容量；
[0037](三)需要考慮算法復(fù)雜度和可實(shí)現(xiàn)性。
[0038]根據(jù)以上原則，本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
[0039]本發(fā)明針對(duì)的是圖1中給出的場(chǎng)景，其中授權(quán)系統(tǒng)為集中式多天線系統(tǒng)的下行場(chǎng)景，授權(quán)基站(Primary Base Station, PBS)為發(fā)射端,授權(quán)用戶(Primary User, PU)為接收端，且在某段頻帶上只有一個(gè)PU進(jìn)行接入。認(rèn)知系統(tǒng)為分布式多天線系統(tǒng)，有多個(gè)認(rèn)知用戶(Cognitive radio User,⑶)對(duì)希望進(jìn)行通信,其中CUk為第k對(duì)⑶的發(fā)射端，即第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)(Cognitive Radio Transmitter, CRT), CUka為第k對(duì)⑶的接收端，即第k個(gè)認(rèn)知接收機(jī)(Cognitive Radio Receiver, CRR)。
[0040]第一步，通過(guò)感知或與數(shù)據(jù)庫(kù)通信的方式，每一個(gè)CRT和CRR獲取所有認(rèn)知用戶對(duì)之間的信道矩陣，每個(gè)CRT獲得其與I3U之間的信道矩陣以及授權(quán)系統(tǒng)中某個(gè)PU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值；認(rèn)知系統(tǒng)為每一個(gè)CRT設(shè)定初始發(fā)射功率；
[0041]第二步，每一個(gè)CRT根據(jù)其到第一步中所述PU的信道矩陣計(jì)算該信道矩陣的瑞利商，則該信道矩陣瑞利商的最大值與CRT初始發(fā)射功率之積即為該CRT對(duì)PU的最大可能干擾值；
[0042]第三步，基于某種原則，如接入用戶數(shù)最大，或認(rèn)知系統(tǒng)容量最大，同時(shí)保證所選CU對(duì)中的CRT對(duì)PU的最大可能干擾值之和必須小于PU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值，選擇盡可能多的CU對(duì)通過(guò)與授權(quán)用戶共享頻譜進(jìn)行傳輸；
[0043]第四步，對(duì)所選的CU對(duì)使用干擾對(duì)齊的方法進(jìn)行用戶間空分復(fù)用；
[0044]第五步，基于第四步中的計(jì)算結(jié)果，包括干擾對(duì)齊得到的每個(gè)CRT的預(yù)編碼矩陣，計(jì)算所選CRT對(duì)PU的實(shí)際干擾并與所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值進(jìn)行對(duì)t匕，對(duì)認(rèn)知系統(tǒng)的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行調(diào)整(即對(duì)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整)，使得在認(rèn)知系統(tǒng)向PU泄露的干擾不大于所能承受最大干擾門限值的條件下，所選CRT的發(fā)射功率盡可能地提聞。
[0045]實(shí)施例
[0046]首先，圖2中給出具體實(shí)施的場(chǎng)景，其中授權(quán)系統(tǒng)為集中式的系統(tǒng)，個(gè)數(shù)為Kp，每個(gè)PU有Np根天線，⑶個(gè)數(shù)為2Κ。，且構(gòu)成了 K。個(gè)通信對(duì)，每個(gè)通信對(duì)中有2個(gè)⑶:CUk和CUka，其中CUk為CRT，CUka為CRR，另外，每個(gè)⑶有N。根天線，PBS天線數(shù)為M。假設(shè)某一時(shí)刻某一頻段上只有一個(gè)PU接入，即圖2中所示的PU，多個(gè)PU接入相同時(shí)頻資源的情況可以由此進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)用于存儲(chǔ)和更新授權(quán)系統(tǒng)的調(diào)度信息。圖2中有3類鏈路:數(shù)據(jù)傳輸鏈路(單向箭頭實(shí)線)、干擾鏈路(單向箭頭點(diǎn)劃線)和信息交互鏈路(雙向箭頭虛線)，其中G、Hu、H2，2和Htk為數(shù)據(jù)傳輸鏈路信道矩陣，Hy (CUk與CTia間的，i幸k)，GmGmG1YDpD2和Dk為干擾鏈路信道矩陣，而圖2中雙向箭頭虛線代表著認(rèn)知發(fā)射機(jī)之間的信息交互，包括信道感知信息和信道計(jì)算信息等。
[0047]如果認(rèn)知系統(tǒng)希望使用所在頻段進(jìn)行通信，假設(shè)允許通信的認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)集合為A。設(shè)CUk發(fā)送的信號(hào)為xk。設(shè)此時(shí)PBS向PU發(fā)射的信號(hào)為s，則PU接收到的信號(hào)為
【權(quán)利要求】
1.一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，該空分復(fù)用方法包括以下步驟: 第一步，認(rèn)知系統(tǒng)為每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)設(shè)定初始發(fā)射功率；認(rèn)知系統(tǒng)中的每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)和認(rèn)知接收機(jī)通過(guò)感知或與數(shù)據(jù)庫(kù)通信的方式獲取所有認(rèn)知用戶對(duì)之間的信道矩陣，認(rèn)知系統(tǒng)中的每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)通過(guò)感知或與數(shù)據(jù)庫(kù)通信的方式獲取自身與授權(quán)系統(tǒng)中的授權(quán)用戶之間的信道矩陣以及授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值； 第二步，在有待傳數(shù)據(jù)的認(rèn)知用戶對(duì)中，每個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)根據(jù)其與某一授權(quán)用戶之間的信道矩陣計(jì)算對(duì)應(yīng)的信道矩陣瑞利商，定義信道矩陣瑞利商的最大值與對(duì)應(yīng)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率之積為所述對(duì)應(yīng)認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)所述某一授權(quán)用戶的最大可能干擾值； 第三步，基于接入認(rèn)知用戶數(shù)最大或認(rèn)知系統(tǒng)容量最大的原則，同時(shí)在保證認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和小于授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的條件下，認(rèn)知系統(tǒng)選擇盡可能多的認(rèn)知用戶對(duì)通過(guò)與授權(quán)用戶共享頻譜進(jìn)行傳輸; 第四步，對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)使用干擾對(duì)齊的方法進(jìn)行認(rèn)知用戶間空分復(fù)用，得到所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和認(rèn)知接收機(jī)的接收濾波矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述空分復(fù)用方法還包括以下步驟: 根據(jù)所述認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射預(yù)編碼矩陣計(jì)算所選的認(rèn)知用戶對(duì)對(duì)授權(quán)用戶的實(shí)際干擾，將所選的認(rèn)知用戶對(duì)對(duì)授權(quán)用戶的實(shí)際干擾與授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值進(jìn)行對(duì)比，并在保證認(rèn)知系統(tǒng)向授權(quán)用戶泄露的干擾不大于授權(quán)用戶所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的前提下，對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，使得所選的認(rèn)知用戶對(duì)中認(rèn)知發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率盡可能地提高。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述調(diào)整的方法包括:對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中的認(rèn)知發(fā)射機(jī)增加相同的發(fā)射功率；或者對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中的認(rèn)知發(fā)射機(jī)按最大可能干擾值的比例增加相應(yīng)的發(fā)射功率；或者對(duì)所選的認(rèn)知用戶對(duì)中優(yōu)先級(jí)最高的認(rèn)知發(fā)射機(jī)優(yōu)先增加發(fā)射功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述認(rèn)知系統(tǒng)為分布式多天線系統(tǒng)，認(rèn)知系統(tǒng)中有多個(gè)認(rèn)知用戶對(duì)希望進(jìn)行通信，每個(gè)認(rèn)知用戶對(duì)由一個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)和一個(gè)認(rèn)知接收機(jī)組成；授權(quán)系統(tǒng)為集中式多天線系統(tǒng)的下行場(chǎng)景，授權(quán)用戶為接收端，授權(quán)基站為發(fā)射端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述授權(quán)用戶為多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，授權(quán)用戶為多個(gè)時(shí)，授權(quán)用戶接入不同時(shí)頻資源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和按下式計(jì)算:
I P,max =.尸 Σ B 丨入

ke.A 其中，為進(jìn)行傳輸?shù)乃姓J(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾值之和，A為允許通信的認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)集合，λ k為Gf、kGhk的最大特征值，Gy為第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)與授權(quán)系統(tǒng)中的授權(quán)用戶之間的信道矩陣，H表示共軛轉(zhuǎn)置，Bk為第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率系數(shù)，0〈Bk〈l，P為每一個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的最大發(fā)射功率，第k個(gè)認(rèn)知發(fā)射機(jī)的初始發(fā)射功率為BkP。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述第三步具體包括以下步驟:每個(gè)有待傳數(shù)據(jù)的認(rèn)知用戶對(duì)都在某時(shí)頻資源上用第二步中計(jì)算得到的認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU的最大可能干擾值I與該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值進(jìn)行對(duì)比，選擇滿足最大可能干擾值I小于該時(shí)頻資源上授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值的認(rèn)知用戶對(duì)進(jìn)入到待資源分配用戶列表，從待資源分配用戶列表中選擇認(rèn)知用戶對(duì)組成傳輸認(rèn)知用戶對(duì)集合，同時(shí)將選出的認(rèn)知用戶對(duì)從待資源分配用戶列表中刪除。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述從待資源分配用戶列表中選擇認(rèn)知用戶對(duì)組成傳輸認(rèn)知用戶對(duì)集合的方法包括以下步驟: 將認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)依次加入集合A中，并得出每次新加入認(rèn)知用戶對(duì)后認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶AU的最大可能干擾值之和Ip，max，將Iftmax與授權(quán)用戶AU所能承受的來(lái)自認(rèn)知系統(tǒng)的最大干擾門限值Icon比較，如果滿足Iftmax ( 1_，則在集合A中繼續(xù)加入認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)，否則，停止加入認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)，并刪掉最后一次加入的認(rèn)知用戶對(duì)的序號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知無(wú)線電用戶空分復(fù)用方法，其特征在于，所述待資源分配用戶列表中的認(rèn)知用戶對(duì)按照以下方法進(jìn)行排序:按認(rèn)知發(fā)射機(jī)對(duì)授權(quán)用戶的最大可能干擾.值進(jìn)行排序。
【文檔編號(hào)】H04W52/42GK103442366SQ201310359350
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】榮玫, 馮興樂(lè), 梁中華, 靳釗 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)