一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知mimo系統(tǒng)用戶調(diào)度方法
【專利說明】-種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MlMO系統(tǒng)用戶調(diào)度方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIM0系統(tǒng)用戶調(diào)度方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，無線頻譜資源作為一種不可再生資源，其稀缺特 性越發(fā)明顯。固定的頻譜分配政策導(dǎo)致了可W授權(quán)給新的應(yīng)用的頻譜資源極度匿乏，極大 的限制了無線通信的發(fā)展。此時(shí)，人們開始把重點(diǎn)從尋求新的空閑頻譜資源轉(zhuǎn)移到提高頻 譜利用率上來。認(rèn)知無線電（Cognitiveradio)作為一種提高頻譜利用率的技術(shù)，成為了 研究的熱點(diǎn)。在認(rèn)知用戶的傳輸不影響授權(quán)用戶傳輸或?qū)κ跈?quán)用戶傳輸?shù)母蓴_低于某個(gè)口 限時(shí)，該技術(shù)允許認(rèn)知用戶動(dòng)態(tài)接入授權(quán)用戶頻譜。
[0003] 隨著研究的深入，人們開始嘗試從多個(gè)維度發(fā)掘通信的可能，空域資源便是其中 的一個(gè)重要方面。多輸入多輸出（Multi-inputmulti-〇u化ut，MIM0)技術(shù)是近年來無線通 信領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性技術(shù)，該技術(shù)能夠使空域資源得到充分利用。研究人員將認(rèn)知無線電 技術(shù)與MIM0技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行研究，通過將認(rèn)知信號(hào)和授權(quán)信號(hào)放在相互正交的子空間中 進(jìn)行傳輸，從而保證了授權(quán)業(yè)務(wù)和認(rèn)知業(yè)務(wù)在空域無干擾共存。干擾對(duì)齊（Interference alignment)技術(shù)正是基于上述思想的一種典型設(shè)計(jì)。
[0004] 在近些年出現(xiàn)的相關(guān)研究中，陽RLAZASM,D邸BAHM,LASAULCES,CHAUFRAY J-M.OpportunisticInterferenceAlignmentinMIMOInterferenceChannel[A]. ProceedingsofIEEE19thInternationalSymposiumonPersonal,Indoorand MobileRadioCommunications[口，Cannes,France, 2008. 1-5 -文所研究的系統(tǒng)僅含一 對(duì)認(rèn)知收發(fā)信機(jī)，并未考慮多認(rèn)知用戶場(chǎng)景，AMIRM，化-KEYIA，NAFIEM.Constrained InterferenceAlignmentandtheSpatialDegreesofFreedomofMIMOCognitive Network[J].I邸ETransactiononInformationHieoiT, 2011, 57巧）：2994-3004 - 文 所研究的認(rèn)知系統(tǒng)雖然包含多對(duì)收發(fā)信機(jī)，但場(chǎng)景更適合于分布式網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于中也式 的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，基站同時(shí)向多個(gè)終端提供服務(wù)，因此，對(duì)認(rèn)知MIMO在下行廣播通 信及上行多址接入中應(yīng)用的研究成為必要。文獻(xiàn)KRIKIDISI.ASVD-BasedLocation CodingforCognitiveRadioinMIMOUplinkChannels[J].IEEECommunications Letters, 2010, 14(10) :912-914基于干擾對(duì)齊的思想，研究了由一個(gè)基站、一個(gè)授權(quán)用戶W 及一個(gè)認(rèn)知用戶構(gòu)成的上行通信系統(tǒng)，該研究尚存在一些不足，如未研究更普遍的多認(rèn)知 用戶場(chǎng)景；對(duì)認(rèn)知用戶的認(rèn)知能力要求太高，不僅能夠在頻域感知，也要感知空間子信道的 使用狀態(tài)等。 【
【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MIMO系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，其包 括如下步驟：
[0006] (1)授權(quán)用戶和基站分別獲取授權(quán)用戶與基站之間的信道矩陣，認(rèn)知用戶獲取授 權(quán)用戶與基站之間、認(rèn)知用戶與基站之間的信道矩陣，其中H。為表示授權(quán)用戶與基站之間 的信道矩陣、&表示認(rèn)知用戶與基站之間的信道矩陣；
[0007] (2)授權(quán)用戶、基站W(wǎng)及認(rèn)知用戶均對(duì)授權(quán)用戶與基站之間的信道矩陣做奇異值 分解；
[0008] (3)授權(quán)用戶根據(jù)信道狀態(tài)確定使用的空間子信道的個(gè)數(shù)，并將所述使用的空間 子信道的個(gè)數(shù)通報(bào)給基站，認(rèn)知用戶監(jiān)聽授權(quán)用戶空間子信道使用個(gè)數(shù)m。，計(jì)算出各自未 歸一化的預(yù)編碼矩陣Pi,再計(jì)算所述預(yù)編碼矩陣Pi的范數(shù)，并將計(jì)算出的范數(shù)發(fā)送給基站；
[0009] (4)基站比較接收到的范數(shù)，得到應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶編號(hào)S;
[0010] (5)授權(quán)用戶構(gòu)造出預(yù)編碼矩陣P。，基站將激活信號(hào)發(fā)送給應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶；
[0011] (6)收到激活信號(hào)的認(rèn)知用戶對(duì)編號(hào)S的認(rèn)知用戶的預(yù)編碼矩陣P&的每列進(jìn)行 單位化并得到激活認(rèn)知用戶歸一化的預(yù)編碼矩陣P' &;
[0012] (7)授權(quán)用戶和激活認(rèn)知用戶分別經(jīng)過P。和P',預(yù)處理，向基站發(fā)送信號(hào)，基站 進(jìn)行接收濾波得到信號(hào)。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟（2)包括：
[0014] 授權(quán)用戶、基站W(wǎng)及認(rèn)知用戶均對(duì)H。做奇異值分解，即
[00巧]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIMO系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，其特征在于：其包括如下步驟： (1) 授權(quán)用戶和基站分別獲取授權(quán)用戶與基站之間的信道矩陣，認(rèn)知用戶獲取授權(quán)用 戶與基站之間、認(rèn)知用戶與基站之間的信道矩陣，其中％為表示授權(quán)用戶與基站之間的信 道矩陣、氏表示認(rèn)知用戶與基站之間的信道矩陣； (2) 授權(quán)用戶、基站以及認(rèn)知用戶均對(duì)授權(quán)用戶與基站之間的信道矩陣做奇異值分 解； (3) 授權(quán)用戶根據(jù)信道狀態(tài)確定使用的空間子信道的個(gè)數(shù)，并將所述使用的空間子信 道的個(gè)數(shù)通報(bào)給基站，認(rèn)知用戶監(jiān)聽授權(quán)用戶空間子信道使用個(gè)數(shù)％，計(jì)算出各自未歸一 化的預(yù)編碼矩陣Pi，再計(jì)算所述預(yù)編碼矩陣？1的范數(shù)I|PilI，并將計(jì)算出的范數(shù)發(fā)送給基 站； (4) 基站比較接收到的范數(shù)，得到應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶編號(hào)L其中公^的列表示激活認(rèn) 知用戶使用的子信道的空間特征，
(5) 授權(quán)用戶構(gòu)造出預(yù)編碼矩陣匕，基站將激活信號(hào)發(fā)送給應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶； (6) 收到激活信號(hào)的認(rèn)知用戶對(duì)編號(hào)I的認(rèn)知用戶的預(yù)編碼矩陣匕的每列進(jìn)行單位 化并得到激活認(rèn)知用戶歸一化的預(yù)編碼矩陣P'U (7) 授權(quán)用戶和激活認(rèn)知用戶分別經(jīng)過匕和P' &預(yù)處理，向基站發(fā)送信號(hào)，基站進(jìn)行 接收濾波得到信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIM0系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，其特征在 于，所述步驟（2)包括： 授權(quán)用戶、基站以及認(rèn)知用戶均對(duì)％做奇異值分解，即
(1) 其中（?）H表示共軛轉(zhuǎn)置，U^和V^的列反映了相應(yīng)的系統(tǒng)信道等效為去耦子信道的空 間特征，A。是主對(duì)角線元素為非負(fù)實(shí)數(shù)，其余元素全為零的矩陣，且它的主對(duì)角線的元素 表示相應(yīng)的去耦子信道的傳輸增益，降序排列，即4 22…，NK為基站端天線數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIM0系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，其特征在 于：所述步驟（3)中計(jì)算出各自未歸一化的預(yù)編碼矩陣計(jì)算方法為，
⑵ 〇
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIM0系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，其特征在 于：所述步驟（6)包括收到激活信號(hào)的認(rèn)知用戶對(duì)其預(yù)編碼矩陣1\中的每列進(jìn)行單位化，
得到P'u其中I,表示經(jīng)過式（3)所示歸一化處理得到的預(yù)編碼向量，P' &表示激 活認(rèn)知用戶歸一化的預(yù)編碼矩陣。
【專利摘要】一種基于干擾對(duì)齊的認(rèn)知MIMO系統(tǒng)用戶調(diào)度方法，(1)授權(quán)用戶、認(rèn)知用戶和基站獲取各自需要的信道信息；(2)授權(quán)用戶、基站和認(rèn)知用戶均對(duì)H0做奇異值分解，H0表示授權(quán)用戶與基站間的信道矩陣；(3)授權(quán)用戶根據(jù)信道狀態(tài)確定使用的空間子信道個(gè)數(shù)m0，并將該信息通報(bào)給基站，認(rèn)知用戶監(jiān)聽授權(quán)用戶子信道使用情況m0，計(jì)算自己的未歸一化預(yù)編碼矩陣Pi及其范數(shù)||Pi||，將||Pi||發(fā)送給基站；(4)基站比較||Pi||，得到應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶編號(hào)ξ；(5)授權(quán)用戶構(gòu)造預(yù)編碼矩陣P0，基站將激活信號(hào)發(fā)送給應(yīng)調(diào)度的認(rèn)知用戶；(6)收到激活信號(hào)的認(rèn)知用戶對(duì)Pξ的每列進(jìn)行單位化得P'ξ；(7)授權(quán)用戶和激活認(rèn)知用戶分別經(jīng)過P0和P'ξ預(yù)處理，向基站發(fā)送信號(hào)。
【IPC分類】H04W72-12, H04B7-04
【公開號(hào)】CN104702328
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510158564
【發(fā)明人】李釗, 申彪, 劉勤, 趙林靖, 馬英紅, 顧軍
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2012年11月29日