一种基于IAC的多用户认知MIMO系统并发传输与用户调度方法，包括如下步骤：（1）授权用户以及授权基站获取信道信息认知用户获取信道信息认知基站获取全部信道信息；（2）授权用户、授权基站、认知用户以及认知基站均对做奇异值分解；（3）各个认知用户分别计算中间矩阵范数值，选取值最大的认知用户进行调度；（4）认知基站通知被调度的认知用户SUξ，授权用户和该认知用户分别构造预编码矩阵P0和预编码向量pξ；（5）授权用户和激活认知用户的数据分别经过P0和pξ的预处理向基站发送；（6）授权基站解出授权用户主数据流x01并发送给认知基站；（7）利用FH进行接收滤波，从接收混合信号中消去x01，分别解出授权用户第二个数据流x02和认知用户数据流xξ，并将x02发送给授权基站。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种基于IAC的多用户认知MIMO系统并发传输与用户调度的方法。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，无线频谱资源作为一种不可再生资源，其稀缺性越专利技术显。固定的频谱分配导致了可以分配给新的应用的频谱资源十分匮乏，极大限制了无线通信的发展。因此，人们开始把关注的重点从寻求新的空闲频谱资源转移到提高频谱资源的利用率上。认知无线电(Cognitive radio,CR)作为一种提高频谱利用率的技术,成为研究的热点。当认知用户的传输不影响授权用户传输或对授权用户传输的干扰低于某个门限时，该技术允许认知用户动态接入授权用户频谱。随着研究的深入，人们开始尝试从多个维度发掘通信的机会，空域资源便是其中的一个重要方面。多输入多输出(Mult1-1nput mult1-output, MIM0)技术是近年来无线通信领域的一项突破性技术，该技术能够利用空域资源获得通信性能的改善。研究人员将认知无线电技术与MMO技术相结合进行研究，通过将认知信号和授权信号放在相互正交的子空间中进行传输，从而保证了授权业务和认知业务在空域无干扰共存。干扰对齐(Interference alignment, IA)技术正是基于上述思想的一种典型设计。从文献YETIS C M, GOU T, JAFAR S A, et al.0n feasibility of interferencealignment in MIMO interference networks[J].1EEE Transactions on SignalProcessing, 2010, 58(9):4771-4782 (MM0干扰网络中干扰对齐的可行性研究)中可知，IA的可行性依赖于用户数量、收发天线数、授权通信机制等因素，因此在一些场景中，单纯的IA不能实现授 权系统和认知系统无干扰共存。为了克服这个限制，干扰消除(Interference cancellation, IC)被引入。利用发送端或接收端的协作，干扰对齐与消除(Interference alignment cancellation, IAC)被用于解码MIMO系统中多对收发信机的并行数据。在相关工作中，文献 SHYAMNATH G, SAMUEL D P，DINA K.1nterference Alignmentand Cancellation[C]//Proceedings of the ACM SIGCOMM conference on Datacommunication.Barcelona, Spain:ACM press, 2009:159-170 (干扰对齐与消除)在 MIMO 局域网中引用了 IAC算法，但没有对用户的优先级进行考虑。在文献LI L E, ALIMI R, SHENDawei, et al.A general algorithm for interference alignment and cancellation inwireless networks[C]//Proceedings of IEEE International Conference on ComputerCommunications.San Diego, USA:1EEE press, 2010:14-19 (无线网络中一种干扰对齐与消除的通用算法)中，多跳网格网络采用IAC算法，通过引入帮助节点，实现了多个数据包的并行传输。然而，该工作未涉及如何获得协作处理增益以及多天线技术的使用。QU Xin, KANGC G.0n feasibility of interference alignment andcancellation for Gaussianinterference multiple access channel[C]//2012IEEE International Conferenceon Communications.0ttawa, Canada:1EEE press, 2012:2467-2471 (高斯干扰多址接入信道中干扰对齐与消除的可行性研究)一文在高斯干扰多址接入信道(Multiple accesschannel,MAC)中研究了 IAC算法的可行性,给出了每个用户自由度的上界，然而未涉及IAC算法的具体应用设计。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术旨在于提供一种基于IAC的多用户认知MMO系统并发传输与用户调度方法。需要说明的是，为了实施简便，仅研究各用户以及各基站天线数均为 2 的情况，即 Npr=Nsr= Nto = Nn =N = 2(7' = 1,2,...K)。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:基于IAC的多用户认知MMO系统并发传输与用户调度的方法，包括认知用户，授权用户，授权基站以及认知基站，所述授权基站与所述认知基站间通过协作，使所述认知用户通过向授权用户提供帮助获得通信机会，实现授权通信和认知通信的共存传输，所述方法包括如下步骤:(I)所述授权用户与所述授权基站获取信道信息所述认知用户获取信道信息/H 和，所述认知基站获取全部信道信息，其中Hf, Hf分别表示所述授权用户与所述授权基站之间、所述认知用户与所述授权基站之间以及所述认知用户与所述认知基站间的信道矩阵；(2)所述授权用户、所述授权基站、所述认知用户以及所述认知基站对# Γ做奇异值分解，即本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于IAC的多用户认知MIMO系统并发传输与用户调度的方法，包括认知用户，授权用户，授权基站以及认知基站，其特征在于，所述授权基站与所述认知基站间通过协作，使所述认知用户通过向授权用户提供帮助获得通信机会，实现授权通信和认知通信的共存传输，所述方法包括如下步骤：（1）所述授权用户与所述授权基站获取信道信息所述认知用户获取信道信息所述认知基站获取全部信道信息，其中分别表示所述授权用户与所述授权基站之间、所述认知用户与所述授权基站之间以及所述认知用户与所述认知基站间的信道矩阵；（2）所述授权用户，所述授权基站，所述认知用户以及所述认知基站对所述信道信息做奇异值分解，即H0p=U0pΛ0p(V0p)H=u01pu02pλ01p00λ02p(v01p)H(v02p)H---(1)其中(·)Η表示共轭转置；（3）各认知用户根据获得的所述信道信息分别计算中间矩阵范数值结果，其中，所述中间矩阵范数值计算公式为：||E2||=||His(Hip)-1u02p||||(Hip)-1u02p||---(2)计算后将所述结果发送至所述认知基站，所述认知基站比较各个结果，选取结果最大值的认知用户进行调度，其中，将所述结果最大值的认知用户编号为ξ，其公式为：ξ=argmax1≤i≤K||His(Hip)-1u02p||||(Hip)-1u02p||;---(3)（4）所述授权用户构造预编码矩阵P0，其中，选取所述认知基站通知被调度的认知用户，所述认知用户构造预编码向量pξ，pξ=(Hξp)-1H0pv02p||(Hξp)-1H0pv02p||;---(4)（5）定义两个中间矩阵，分别是和所述认知基站对Ei(i＝1,2)进行奇异值分解，Ei=UEiΛEiEEiH=uEi(1)uEi(2)λEi(1)0vEiH,---(5)=λEi(1)vEiHuEi(1)构造出滤波矩阵F＝[f1?f2]，其中i＝1,2，j＝1,2，i≠j；（6）所述授权用户和激活认知用户的数据分别经过P0和pξ的预处理，向基站发送；（7）所述授权基站利用进行接收滤波，得到的估计信号如下式：y‾p=(U0p)H(H0pP0x0+Hξppξxξ+n)?????????????????????（6）=Λ0px0+(U0p)HHξppξxξ+(U0p)Hn,其中，x0＝[x01?x02]T表示授权用户发送的信号向量，xξ表示激活 认知用户发送的符号，n表示噪声，其元素是均值为0，方差为的高斯随机变量，可以得出所述授权用户主数据流x01，该信息由授权基站发送给认知基站，认知基站利用FH进行接收滤波，消去已知授权数据x01，得到的估计信号如下式：y‾s=FHH0sv02px02+FHHξs(Hξp)-1H0pv02p||(Hξp)-1H0pv02p||xξ+FHn,---(7)认知基站分别解出x02和xξ，并将x02发送给授权基站。FDA00003185805000011.jpg,FDA00003185805000012.jpg,FDA00003185805000013.jpg,FDA00003185805000014.jpg,FDA00003185805000022.jpg,FDA00003185805000024.jpg,FDA00003185805000025.jpg,FDA00003185805000029.jpg,FDA000031858050000210.jpg,FDA00003185805000031.jpg...
【技术特征摘要】
1.基于IAC的多用户认知MIMO系统并发传输与用户调度的方法，包括认知用户，授权用户，授权基站以及认知基站，其特征在于，所述授权基站与所述认知基站间通过协作，使所述认知用户通过向授权用户提供帮助获得通信机会，实现授权通信和认知通信的共存传输，所述方法包括如下步骤: (1)所述授权用户与所述授权基站获取信道信息#『，所述认知用户获取信道信息H Hf、和，所述认知基站获取全部信道信息，其中Hf、和分别表示所述授权用户与所述授权基站之间、所述认知用户与所述授权基站之间以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，申彪，刘勤，赵林靖，饶正发，高晓杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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