一種基于功率自適應(yīng)的mimo-ccrn瓶頸效應(yīng)消除方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于功率自適應(yīng)的MIMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，令待選中繼的集合為選擇中繼節(jié)點(diǎn)計(jì)算PT與中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的鏈路的信噪比并得到計(jì)算中繼節(jié)點(diǎn)與PR構(gòu)成的鏈路的信噪比比較與的大??；若選擇能夠獲得最大的端到端頻譜效率的單中繼ropt；若選擇兩個中繼。通過消除存在多跳傳輸中的瓶頸，提高了端到端傳輸速率，本發(fā)明無論采用何種中繼選擇策略，采用功率自適應(yīng)的方法均可以提高授權(quán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜效率。
【專利說明】—種基于功率自適應(yīng)的MIMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，以及快速增長的數(shù)據(jù)傳輸需求，無線頻譜作為一種不可再生資源，其稀缺性越發(fā)明顯。另一方面，無線頻譜的利用存在嚴(yán)重的浪費(fèi)。這一矛盾的根源是傳統(tǒng)的固定頻譜分配不能適應(yīng)動態(tài)的數(shù)據(jù)通信需求。認(rèn)知無線電技術(shù)在提高頻譜利用率方面有很大的潛能，認(rèn)知用戶采用動態(tài)頻譜接入的方式對分配給授權(quán)用戶的頻譜資源進(jìn)行動態(tài)利用。此外，協(xié)作中繼技術(shù)融合了分集技術(shù)與中繼傳輸技術(shù)的優(yōu)勢，不但解決了MMO系統(tǒng)中天線設(shè)置的獨(dú)立性問題，而且可以避免MMO系統(tǒng)中大尺度路徑損耗與中尺度陰影效應(yīng)會同時對所有天線產(chǎn)生相似作用這一事實(shí)對系統(tǒng)性能的影響，也是提高無線網(wǎng)絡(luò)頻譜效率的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]近年來，研究人員提出協(xié)作認(rèn)知無線電技術(shù)，采用該技術(shù)，作為對認(rèn)知用戶協(xié)助傳輸授權(quán)用戶數(shù)據(jù)的回報(bào)，認(rèn)知用戶獲得接入頻譜的機(jī)會以傳輸自身數(shù)據(jù)。有效的協(xié)作機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)授權(quán)與認(rèn)知數(shù)據(jù)傳輸性能的改善。在文獻(xiàn)0.Simeone, 1.Stanojev, etal.Spectrum leasing to cooperating secondary ad hoc networks[J].Selected Areasin Communicat1ns, IEEE Journal on, 2008, 26 (I):203-213 (協(xié)作次級 ad hoc 網(wǎng)絡(luò)頻譜租賃)中，提出了一種基于時隙劃分的協(xié)作傳輸機(jī)制，認(rèn)知用戶參與數(shù)據(jù)協(xié)作，作為交換，授權(quán)用戶則將其所擁有的頻譜租賃給認(rèn)知用戶一段時間。上述機(jī)制導(dǎo)致授權(quán)用戶與中繼增加了等待時延，因?yàn)橹欣^需要使用同一個信道在時間上交替地進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)作與自身數(shù)據(jù)的傳輸° 在文獻(xiàn) Su ff, Matyjas J D, Batalama S.Active cooperat1n between primaryusers and cognitive rad1 users in cognitive ad-hoc networks[C]//AcousticsSpeech and Signal Processing (ICASSP), 2010 IEEE Internat1nal Conferenceon.1EEE，2010:3174-3177(認(rèn)知ad hoc網(wǎng)絡(luò)中授權(quán)用戶與認(rèn)知用戶間的主動協(xié)作)中，研究人員提出兩階段協(xié)作傳輸機(jī)制，授權(quán)用戶將頻譜劃分為兩個相互正交的子頻帶，并在階段一通過第一個子頻帶進(jìn)行廣播。中繼在第二階段的同一個子頻帶進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)作，并在第二個子頻帶傳輸自身數(shù)據(jù)。該機(jī)制允許中繼用戶在特定的頻譜上不間斷地傳輸自身數(shù)據(jù)，所以其通信性能得到保證。然而，授權(quán)用戶只利用了部分帶寬。文獻(xiàn)Hua S1Liu H1WuM, et al.Exploiting MIMO antennas in cooperative cognitive rad1 networks[C]//INF0C0M, 2011 Proceedings IEEE.1EEE, 2011:2714-2722 (利用 MMO 技術(shù)的協(xié)作認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò))提出了基于MMO技術(shù)的兩階段協(xié)作傳輸機(jī)制，認(rèn)知中繼能夠通過空間復(fù)用，使自身數(shù)據(jù)與授權(quán)用戶數(shù)據(jù)同時在第二階段進(jìn)行傳輸，避免了將一定數(shù)量的時間或者頻譜租賃給認(rèn)知用戶，同時提高了授權(quán)用戶與認(rèn)知用戶的性能。在文獻(xiàn)Cao B, Cai L X，Liang
H,et al.Cooperative cognitive rad1 networking using quadrature signaling[C]//INF0C0M, 2012 Proceedings IEEE.1EEE, 2012:3096-3100 (采用正交調(diào)制信號的協(xié)作認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò))中，采用正交調(diào)制的方法，設(shè)計(jì)了兩階段的協(xié)作傳輸機(jī)制，中繼用戶采用正交的信道中繼轉(zhuǎn)發(fā)授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)，同時采用同相調(diào)制無干擾地傳輸自身數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，旨在解決兩跳中繼系統(tǒng)中端到端的頻譜效率受到某一跳頻譜效率的限制從而產(chǎn)生的瓶頸效應(yīng)問題的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，該基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法包括:
[0006]步驟一，令待選中繼的集合為21 二丨SR1,ST.」.，選擇中繼節(jié)點(diǎn)FeJl ;
[0007]步驟二，計(jì)算PT與每個中繼節(jié)點(diǎn)r構(gòu)成的鏈路的信噪比

【權(quán)利要求】
1.一種基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，其特征在于，該基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法包括: 步驟一，令待選中繼的集合為fR- = {SRJ5ST2},選擇中繼節(jié)點(diǎn)T" ε ; 步驟二，計(jì)算PT與每個中繼節(jié)點(diǎn)r構(gòu)成的鏈路的信噪比
，并得到其中冷)表示中繼 m對信號4的 解碼向量，gpT,r表示PT到中繼節(jié)點(diǎn)reJl的信道向量； 步驟三，計(jì)算中繼節(jié)點(diǎn)的待選集合A 二彳SRpSTj與PR構(gòu)成的鏈路的 [!栄比,其中

步驟四，比較y?ρ1與老'Jr的大??； 步驟五，若s選擇能夠獲得最大的端到端頻譜效率的單中繼
步驟六，若電I < minr^l ,選擇兩個中繼SR1和ST2。
'
2.如權(quán)利要求1所述的基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，其特征在于，步驟五,若
,選擇能夠獲得最大的端到端頻譜效率的單中繼& ;在第一階段，授權(quán)用戶發(fā)射端PT以功率= Pt廣播消息sp，認(rèn)知用戶ST1以功率= Pt!2向SR1發(fā)送數(shù)據(jù)S1 ;若選擇的中繼節(jié)點(diǎn)為SR1, SR1分別恢復(fù)出Sp與S1 ;若選擇的中繼節(jié)點(diǎn)為ST2，ST2對Sp接收，SR1對S1接收；在第二階段，r_以功率向PR轉(zhuǎn)發(fā)授權(quán)用戶數(shù)據(jù)sp, ST2以功率/ft，= Pr/2向SR2發(fā)送數(shù)據(jù)s2, ropt協(xié)助主用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射功率計(jì)-
其中，|^ν)表示中繼節(jié)點(diǎn)r_轉(zhuǎn)發(fā)Sp前對信號進(jìn)行預(yù)編碼的預(yù)編碼向量。
3.如權(quán)利要求1所述的基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，其特征在于，步驟六，若ffci <minri,^ ,選擇兩個中繼SRJPST2;在第一階段，授權(quán)用戶發(fā)射端PT以發(fā)送功率= Pt向認(rèn)知用戶廣播消息Sp，認(rèn)知用戶ST1以功率= Erβ向SR1發(fā)送數(shù)據(jù)S1, ST2恢復(fù)Sp并消除來自ST1的干擾，SR1分別恢復(fù)出Sp與S1, SR2對Sp接收；在第二階段，SR1與ST2分別以功率pjf和/?4向PR轉(zhuǎn)發(fā)授權(quán)用戶數(shù)據(jù)sp，ST2以功率/?) = Pt/2向SR2發(fā)送數(shù)據(jù)s2，SR2需要消除來自SR1與ST2的干擾，ST2設(shè)計(jì)發(fā)送方式，使其發(fā)送S2對PR不產(chǎn)生干擾AR1和ST2協(xié)助主用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偣β视?jì)算如下:
每個中繼用于授權(quán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓β蕿檎?、jl β
4.如權(quán)利要求1所述的基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，其特征在于，該基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法授權(quán)用戶為2個，認(rèn)知用戶為4個，其中包含2個認(rèn)知收發(fā)用戶對，每個認(rèn)知用戶都能夠協(xié)助授權(quán)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)認(rèn)知用戶對多于2個時，先進(jìn)行用戶調(diào)度，再應(yīng)用基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除的方法。
5.如權(quán)利要求4所述的基于功率自適應(yīng)的MMO-CCRN瓶頸效應(yīng)消除方法，其特征在于，首先PT根據(jù)收集的信道狀態(tài)確定待選中繼集合，再分別計(jì)算選擇單個中繼與兩個中繼情況下的信噪比，經(jīng)過對比信噪比的大小確定選擇中繼的個數(shù)，接著進(jìn)行信號的傳輸；傳輸過程分為兩個階段，在第一階段，授權(quán)用戶發(fā)送端PT將需要傳輸?shù)男盘栆詮V播的方式發(fā)送給所選中繼，同時，認(rèn)知用戶ST1向認(rèn)知用戶SR1*送信號實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶間的信息傳輸；在第二階段，中繼協(xié)助授權(quán)用戶將信號發(fā)送給授權(quán)用戶接收端PR，同時，認(rèn)知用戶ST2向認(rèn)知用戶SR2發(fā)送信號實(shí)現(xiàn)認(rèn)知用戶間的信息傳輸。
【文檔編號】H04W40/22GK104202790SQ201410439832
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】李釗, 舒燦宇, 肖麗媛, 李建東, 劉勤, 黃鵬宇 申請人:西安電子科技大學(xué)