一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法。方案是先获取节点的发送信号X

Interference processing method based on multi input and multi output self-organizing network

The invention discloses an interference processing method based on a multi input and multi output self-organizing network. The scheme is to obtain the sending signal of the node first X

【技术实现步骤摘要】
一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法
本专利技术属于通信
，尤其涉及一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法。
技术介绍
认知无线移动网络作为新一代通信技术，已经成为当前无线或移动通信系统中的研究热点；目前，基于认知无线移动网络的多输入多输出自组织网络在通信系统中的应用十分广泛，采取多用户同时服务的策略极大地提高了系统容量，有效解决了爆炸式增长的无线接入需求，但用户间的干扰就成了提高多输入多输出自组织网络服务质量的最大障碍。多输入多输出自组织网络中分布着许多的空间节点，每个节点同时作为多个信号的发射端时同时也是多个信号的接收端。在每个节点给定了一个广播范围时，多个节点的广播范围之间会产生一些重叠；在重叠区域中接收其中一个节点的发送信号时会受到其他节点发送信号的干扰。所以节点之间产生的重叠区域越多，发送信号所受干扰就会越严重，通信系统的服务质量也就越差。因此，我们要解决的多输入多输出自组织网络的一个主要问题就是重叠区域干扰问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是在于提出一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，在信号发送端通过协作波束形成器对发送信号进行加权和归一化处理，将波束导向到接收方向，增强期望信号，抑制干扰，解决多输入多输出自组织网络中的重叠区域干扰问题；同时探究了节点数量、节点之间相互距离、调制方式以及多输入多输出信道的信道维数对本专利技术下系统性能的影响。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，在信号发送端通过协作波束形成器对发送信号进行加权和归一化处理，将波束导向到接收方向，增强期望信号，抑制干扰，解决多输入多输出自组织网络中的重叠区域干扰问题。进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，自组织网络中各节点，以节点为中心，节点发送的信号有重叠、干扰的情况；对于无线自组织网络中任意两个相邻节点A和节点C，节点A和节点C信号覆盖范围有重叠，将节点A和节点C重叠区域中有接收区域表示为AC和CA，所述区域AC表示在此区域接收节点A的发送信号时会有节点C的发送信号的干扰产生，所述区域CA表示在此区域接收节点C的发送信号时会有节点A的发送信号的干扰产生；则，当节点A、节点C均在发送信号，在AC区域中接收节点A的发送信号时，节点C的发送信号在AC区域会有干扰信号产生；在CA区域中接收节点C的发送信号时，节点A的发送信号在CA区域会有干扰信号产生；其他节点A和节点C以外节点同样有类似问题；在多输入多输出自组织网络中的节点信号范围的重叠区域，干扰问题，具体包括以下步骤：步骤一：获取发送信号和通过信道状态信息对多输入多输出信道进行分析；步骤二：传输信道矩阵经过处理得到信道矩阵SD的均值和相位旋转矩阵ΘI；步骤三：在每个节点发送端建立协作波束形成器MI,J；步骤四：对每个节点发送端的加权发送信号进行归一化；步骤五：在重叠区域接收端获取接收信号和进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，步骤一中获取发送信号和通过信道状态信息对多输入多输出信道进行分析：节点I的发送端测的发送信号记为XI，其中I＝{A,C}表示节点A和节点C的集合；基于训练序列的方法即通过在发送端发送接收端已知的数据，接收端利用最小均方误差方法，使未知量与已知量的均方误差达到最小化，在这种条件下来确定所需的未知量，获得精确地信道状态估计值，即接收端信道状态信息；在接收端估计出信道状态后通过反馈信道将信道信息送至发送端，经过处理在发送端获得完整的信道状态信息；由信号发送端和接收端的信道状态信息，对节点A、节点C分别到接收区域AC和CA的传输信道进行分析，得到相应的传输信道矩阵：表示节点I与AC区域之间的传输信道矩阵，表示节点I与CA之间的传输信道矩阵，矩阵的大小均为M×M；将传输信道矩阵进行组合得到信道矩阵SA,SA′,SC,SC′；经过组合得到的大小为2M×M的信道矩阵SA,SA′,SC,SC′分别如下所示：进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，步骤二中传输信道矩阵经过处理得到信道矩阵SD的均值和相位旋转矩阵ΘI：多输入多输出信道的信道维数为M时，传输信道矩阵元素的方差和均值分别为ω和为信道矩阵SD(D＝{A,A′,C,C′})的均值；表示如下：将信道矩阵SI的元素进行相位旋转得到矩阵ΘI，大小为2M×M的矩阵ΘI是SI的相位旋转矩阵，矩阵SI中第[n,r]个元素用形式表示。进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，步骤三中在每个节点发送端建立协作波束形成器MI,J：在自组织网络每个节点的多输入多输出信道发射端建立协作波束形成器MI,J，对发送信号进行加权处理，协作波束形成器的协作波束形成矩阵记为MI,J，其中I＝{A,C}，J＝{A,C}，且I≠J；节点A和节点C建立协作波束形成器，协作波束形成器的协作波束形成矩阵为MA,C和MC,A，分别表示如下：进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，步骤四中对每个节点发送端的加权发送信号进行归一化：若有其他节点与节点A产生重叠区域，那么有多少个产生重叠的节点，就需要在节点A发射端建立多少个波束形成器进行干扰处理；节点A和节点B、节点C分别有一个重叠区域，所以需要在节点A发射端建立协作波束形成器MA,B、MA,C；在节点A处的线性协作波束形成器MA就是每个协作波束形成器MA,I在节点A处的线性相乘，具体地，通过对产生重叠区域的节点A、节点C的线性协作波束形成器MA、MC进行F范数归一化处理，从而得出信道归一化系数θ，用信道归一化系数对加权信号进行归一化处理，可比较相同信噪比SNR下不同环境对性能的影响。进一步根据所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，步骤五中在重叠区域接收端获取接收信号和在重叠区域AC和CA处获取到的噪声参数分别用矩阵和表示；在发射端协作波束形成器MI,J对发送信号XI进行加权和归一化处理后输出，经传输信道和到达重叠区域，与重叠区域噪声叠加后在接收端得到接收信号和根据接收信号和可以得到所述方法对多输入多输出自组织网络中的重叠区域抗干扰性能的改善。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1.本专利技术使用了一种用于多输入多输出自组织网络的协作波束形成器，通过对发送信号进行加权处理，使发送信号导向到期望的接收端从而获得能量增益，抑制干扰；2.本专利技术使用F范数对信道矩阵进行归一化处理，容易比较相同信噪比SNR下不同环境对通信系统性能的影响。附图说明图1为本发有所述一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法实现流程图；图2为节点A、节点B、节点C的广播范围以及他们的重叠区域图；图3为相位旋转示意图；图4为当改变节点的数量时系统容量CSystem与信噪比SNR的对应关系图；图5为当改变节点距离时系统误组率PER与信噪比SNR的对应关系图；图6为当改变调制方式时系统误组率PER与信噪比SNR的对应关系图；图7当改变信道维数时系统误码率BER与信噪比SNR的对应关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术所述方案和效果作进一步详细描述。结合实际情况，如图2所示，首先分析三个节点之间产生的重叠干扰问题再推广至多节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，其特征在于，首先获取节点的发送信号，再由接收端至发送端的信道状态信息得到相应的传输信道矩阵；经过组合处理得到信道矩阵及信道矩阵的均值和相位旋转矩阵；然后根据上述获取的相应参数得出协作波束形成参数矩阵和信道归一化系数；在多输入多输出自组织网络的节点信号发射端建立协作波束形成器，用协作波束形成参数矩阵和信道归一化系数对发送信号加权和归一化处理后输出，经传输信道传输，最后在重叠区域与本地噪声叠加后在重叠区域接收端得到接收信号；在信号发送端通过协作波束形成器对发送信号进行加权和归一化处理，将波束导向到接收方向，增强期望信号，抑制干扰，解决多输入多输出自组织网络中的重叠区域干扰问题。

【技术特征摘要】
1.一种基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，其特征在于，首先获取节点的发送信号，再由接收端至发送端的信道状态信息得到相应的传输信道矩阵；经过组合处理得到信道矩阵及信道矩阵的均值和相位旋转矩阵；然后根据上述获取的相应参数得出协作波束形成参数矩阵和信道归一化系数；在多输入多输出自组织网络的节点信号发射端建立协作波束形成器，用协作波束形成参数矩阵和信道归一化系数对发送信号加权和归一化处理后输出，经传输信道传输，最后在重叠区域与本地噪声叠加后在重叠区域接收端得到接收信号；在信号发送端通过协作波束形成器对发送信号进行加权和归一化处理，将波束导向到接收方向，增强期望信号，抑制干扰，解决多输入多输出自组织网络中的重叠区域干扰问题。2.根据权利要求1所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，其特征在于，自组织网络中各节点，以节点为中心，节点发送的信号有重叠、干扰的情况；对于无线自组织网络中任意两个相邻节点A和节点C，节点A和节点C信号覆盖范围有重叠，将节点A和节点C重叠区域中有接收区域表示为AC和CA，所述区域AC表示在此区域接收节点A的发送信号时会有节点C的发送信号的干扰产生，所述区域CA表示在此区域接收节点C的发送信号时会有节点A的发送信号的干扰产生；则，当节点A、节点C均在发送信号，在AC区域中接收节点A的发送信号时，节点C的发送信号在AC区域会有干扰信号产生；在CA区域中接收节点C的发送信号时，节点A的发送信号在CA区域会有干扰信号产生；其他节点A和节点C以外节点同样有类似问题；在多输入多输出自组织网络中的节点信号范围的重叠区域，干扰问题，具体包括以下步骤：步骤一：获取发送信号和通过信道状态信息对多输入多输出信道进行分析；步骤二：传输信道矩阵经过处理得到信道矩阵SD的均值和相位旋转矩阵ΘI；步骤三：在每个节点发送端建立协作波束形成器MI,J；步骤四：对每个节点发送端的加权发送信号进行归一化；步骤五：在重叠区域接收端获取接收信号和3.根据权利要求1或2所述基于多输入多输出自组织网络的干扰处理方法，其特征在于，步骤一中获取发送信号和通过信道状态信息对多输入多输出信道进行分析：节点I的发送端测的发送信号记为XI，其中I＝{A,C}表示节点A和节点C的集合；基于训练序列的方法即通过在发送端发送接收端已知的数据，接收端利用最小均方误差方法，使未知量与已知量的均方误差达到最小化，在这种条件下来确定所需的未知量，获得精确地信道状态估计值，即接收端信道状态信息；在接收端估计出信道状态后通过反馈信道将信道信息送至发送端，经过处理在发送端获得完整的信道状态信息；由信号发送端和接收端的信道状态信息，对节点A、节点C分别到接收区域AC和CA的传输信道进行分析，得到相应的传输信道矩阵：表示节点I与AC区域之间的传输信道矩阵，表示节点I与CA之间的传输信道矩阵，矩阵的大小均为M×M；将传输信道矩阵进行组合得到信道矩阵SA,SA′,SC,SC′；经过组合得到的大小为2M×M的信道矩阵SA,SA′,SC,SC′分别如下所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵路路，刘宇鹏，刘轩，
申请(专利权)人：陕西尚品信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61