一種大規(guī)模mimo系統(tǒng)認知家庭網絡接入方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大規(guī)模MIM0系統(tǒng)認知家庭網絡接入方法，屬于無線通信認知無 線電技術領域。
【背景技術】
[0002] 大規(guī)模MIM0是一項面向未來5G移動通信需求的新興技術，它通過安裝在授權宏 單元基站的大規(guī)模天線陣列來實現卓越的預編碼和波束成形能力。由于MIM0系統(tǒng)在設計 預編碼時，基站需要獲取部分或是完全的信道狀態(tài)信息，而大規(guī)模MIM0系統(tǒng)中基站天線數 量巨大，因此通常利用信道的互易性獲取信道狀態(tài)信息，即采用時分雙工系統(tǒng)。
[0003] 另一方面，隨著科技進步和無線通信技術的快速發(fā)展，無線頻譜資源越來越緊張， 認知無線電系統(tǒng)可W通過頻譜感知及頻譜管理等技術在保證授權頻段授權用戶正常通信 的基礎之上，使非授權用戶動態(tài)的使用空閑頻譜，從而避免對授權用戶的干擾，有效提高頻 譜利用率。頻譜感知技術是認知無線電技術研究的熱點和重點，也是其實際應用中必不可 少的環(huán)節(jié)，在認知大規(guī)模MIM0系統(tǒng)中亦是如此。作為一種大規(guī)模MIM0系統(tǒng)中廣泛使用的 技術，認知家庭網絡可W通過頻譜感知的方式進行頻譜接入，從而提高頻譜空間的再利用， 并能有效提高小區(qū)總的吞吐量。各認知家庭網絡由其相應的認知家庭基站對頻譜進行能量 檢測并給出判決，但當隨機分布的認知家庭網絡與授權宏單元用戶共享頻譜時，可能對授 權宏單元用戶造成非常高的干擾。同時，當該一干擾超過一個可容忍的限度時，認知家庭網 絡必須放棄其頻譜再利用的機會。此外，通常情況下認知家庭基站的發(fā)射功率及傳輸數據 量都要大于認知家庭用戶。因此，對宏單元的干擾主要來自認知家庭基站，本專利中也主要 針對認知家庭基站進行分析。
[0004] 現有基于頻分雙工的認知大規(guī)模MIM0系統(tǒng)中認知家庭網絡接入方案需占用兩個 頻帶資源且無法利用信道互易特性；而基于時分雙工的大規(guī)模MIM0系統(tǒng)的認知家庭網絡 接入方案大都為固定接入方案。德國化kob化ydis等人（參見J.化ydis, K.化sseini, S. Brink and M. Debbah, "Making Smart Use of Excess Antennas:Massive MIMO, Small Cells, and TDD, "Bell L油s Technical Journal, vol. 18, issue 2,pp. 5-21, 2013.)提出 了兩種基于時分雙工大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的接入方案，一種為時分雙工接入方案，另一種為反 向時分雙工接入方案，但均未考慮對授權宏單元基站及授權宏單元用戶影響較大的認知家 庭網絡分布情況W及認知家庭基站之間的協(xié)作檢測。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現有技術方案所存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種大規(guī)模MIM0系統(tǒng)認 知家庭網絡接入方法，其通過采用置信加權合作頻譜感知技術，可W使認知家庭基站W- 種混合頻譜接入的方式接入大規(guī)模MIM0系統(tǒng)，從而在對宏單元吞吐量造成較低影響的前 提下，實現認知家庭網絡頻譜共享概率與認知家庭網絡層吞吐量的提高。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] -種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)認知家庭網絡接入方法，由W下系統(tǒng)實現，該系統(tǒng)包括1個 授權宏單元基站、K個授權宏單元用戶、S個認知家庭網絡及對應的S個認知家庭基站、授 權宏單元基站與用戶間信道、認知家庭基站檢測信道、認知家庭基站間信道，授權宏單元基 站配置具有N個天線的等距圓環(huán)陣列，N遠大于K，授權宏單元基站具備獲取授權宏單元基 站與用戶間信道的信道狀態(tài)信息的能力；授權宏單元用戶配置單天線，且具備獲取授權宏 單元基站與用戶間信道的信道狀態(tài)信息的能力；認知家庭基站配置單天線，且具備獲取認 知家庭基站檢測信道和認知家庭基站間信道的信道狀態(tài)信息的能力；授權宏單元基站和授 權宏單元用戶間采用時分雙工模式通信，含授權宏單元用戶上行時隙與下行時隙共兩個時 隙，在授權宏單元用戶上行時隙中，授權宏單元用戶通過授權宏單元基站與用戶間信道向 授權宏單元基站發(fā)送信息，并通過認知家庭基站檢測信道向各認知家庭基站廣播信號；在 授權宏單元用戶下行時隙中，授權宏單元基站通過授權宏單元基站與用戶間信道向授權宏 單元用戶發(fā)送信息，并通過認知家庭基站檢測信道向各認知家庭基站廣播信號；認知家庭 基站具有更新置信因子與權重因子、進行融合判決的能力，首先，各認知家庭基站根據其認 知家庭基站間f旨道f旨息進行動態(tài)分組，形成由各認知家庭基站及其協(xié)作檢測認知家庭基站 構成的分組，并初始化各自置信因子和權重因子；隨后，各認知家庭基站在授權宏單元用戶 上行時隙與下行時隙分別進行能量檢測，獲得能量檢測結果；然后各認知家庭基站根據分 組情況向其分組內的協(xié)作檢測認知家庭基站發(fā)送能量檢測結果，并根據接收到的分組內協(xié) 作檢測認知家庭基站的信息更新置信因子和權重因子；最后，各認知家庭基站根據置信因 子和權重因子將所有檢測判決結果進行融合，得到最后的融合檢測結果，并根據該一結果 選擇沉默或最佳方式接入網絡，該方法的具體步驟如下：
[0008] A、各認知家庭基站準備開始工作；
[0009] B、各認知家庭基站分析與其他認知家庭基站間的認知家庭基站間f旨道狀態(tài)，得到 各認知家庭基站間信道誤碼率，隨后將對應信道誤碼率與設定闊值5P。進行比較，并根據 比較結果進行動態(tài)分組，對于第i個認知家庭基站，將其作為中也認知家庭基站，建立一個 相應的協(xié)作檢測認知家庭基站組，組內協(xié)作檢測認知家庭基站數目記為Ni(Ni可為0)，其分 組方法具體如下：
[0010] (1)將除第i個認知家庭基站外的所有認知家庭基站加入集合R內；
[0011] (2)在R內選定一個認知家庭基站，記為j;
[0012] (3)對j進行如下操作；計算第i與第j個認知家庭基站間的認知家庭基站間信 道誤碼率
【主權項】
1. 一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)認知家庭網絡接入方法，由以下系統(tǒng)實現，該系統(tǒng)包括1個授 權宏單元基站、K個授權宏單元用戶、S個認知家庭網絡及對應的S個認知家庭基站、授權宏 單元基站與用戶間信道、認知家庭基站檢測信道、認知家庭基站間信道，授權宏單元基站配 置具有N個天線的等距圓環(huán)陣列，N遠大于K，授權宏單元基站具備獲取授權宏單元基站與 用戶間信道的信道狀態(tài)信息的能力；授權宏單元用戶配置單天線，且具備獲取授權宏單元 基站與用戶間信道的信道狀態(tài)信息的能力；認知家庭基站配置單天線，且具備獲取認知家 庭基站檢測信道和認知家庭基站間信道的信道狀態(tài)信息的能力；授權宏單元基站和授權宏 單元用戶間采用時分雙工模式通信，含授權宏單元用戶上行時隙與下行時隙共兩個時隙， 在授權宏單元用戶上行時隙中，授權宏單元用戶通過授權宏單元基站與用戶間信道向授權 宏單元基站發(fā)送信息，并通過認知家庭基站檢測信道向各認知家庭基站廣播信號；在授權 宏單元用戶下行時隙中，授權宏單元基站通過授權宏單元基站與用戶間信道向授權宏單元 用戶發(fā)送信息，并通過認知家庭基站檢測信道向各認知家庭基站廣播信號；認知家庭基站 具有更新置信因子與權重因子、進行融合判決的能力，首先，各認知家庭基站根據其認知家 庭基站間信道信息進行動態(tài)分組，形成由各認知家庭基站及其協(xié)作檢測認知家庭基站構成 的分組，并初始化各自置信因子和權重因子；隨后，各認知家庭基站在授權宏單元用戶上行 時隙與下行時隙分別進行能量檢測，獲得能量檢測結果；然后各認知家庭基站根據分組情 況向其分組內的協(xié)作檢測認知家庭基站發(fā)送能量檢測結果，并根據接收到的分組內協(xié)作檢 測認知家庭基站的信息更新置信因子和權重因子；最后，各認知家庭基站根據置信因子和 權重因子將所有檢測判決結果進行融合，得到最后的融合檢測結果，并根據這一結果選擇 沉默或最佳方式接入網絡，該方法的具體步驟如下： A、 各認知家庭基站準備開始工作； B、 各認知家庭基站分析與其他認知家庭基站間的認知家庭基站間"[目道狀態(tài)，得到各認 知家庭基站間信道誤碼率，隨后將對應信道誤碼率與設定閾值Src進行比較，并根據比較 結果進行動態(tài)分組，對于第i個認知家庭基站，將其作為中心認知家庭基站，建立一個相應 的協(xié)作檢測認知家庭基站組，組內協(xié)作檢測認知家庭基站數目記為隊(隊可為0)，其分組方 法具體如下： (1) 將除第i個認知家庭基站外的所有認知家庭基站加入集合R內； (2) 在R內選定一個認知家庭基站，記為j; (3) 對j進行如下操作：計算第i與第j個認知家庭基站間的認知家庭基站間信道誤 碼_
_中歹表示服從瑞利衰落的第i與第j個認知家庭基站間的認知 家庭基站間信道平均信噪比； (4) 比較上一步得到的PMj和設定閾值SF。的大小，若PMj〈Src，則將該認知家庭基站 劃分到第i個認知家庭基站的協(xié)作檢測認知家庭基站組內；否則，若Src，則不劃入 組內；比較之后，從集合R中剔除j; (5) 如果集合R不為空集，則回到步驟（2)繼續(xù)進行分組；反之，則進入下一步； (6) 計算隊的值，分組結束； C、 根據步驟B中動態(tài)分組情況，各中心認知家庭基站對其