一种基于功率自适应的mimo-ccrn瓶颈效应消除方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于功率自适应的MIMO-CCRN瓶颈效应消除方法，令待选中继的集合为选择中继节点计算PT与中继节点构成的链路的信噪比并得到计算中继节点与PR构成的链路的信噪比比较与的大小；若选择能够获得最大的端到端频谱效率的单中继ropt；若选择两个中继。通过消除存在多跳传输中的瓶颈，提高了端到端传输速率，本发明无论采用何种中继选择策略，采用功率自适应的方法均可以提高授权数据传输的频谱效率。
【专利说明】—种基于功率自适应的MIMO-CCRN瓶颈效应消除方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信【技术领域】，尤其涉及一种基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的发展，以及快速增长的数据传输需求，无线频谱作为一种不可再生资源，其稀缺性越发明显。另一方面，无线频谱的利用存在严重的浪费。这一矛盾的根源是传统的固定频谱分配不能适应动态的数据通信需求。认知无线电技术在提高频谱利用率方面有很大的潜能，认知用户采用动态频谱接入的方式对分配给授权用户的频谱资源进行动态利用。此外，协作中继技术融合了分集技术与中继传输技术的优势，不但解决了MMO系统中天线设置的独立性问题，而且可以避免MMO系统中大尺度路径损耗与中尺度阴影效应会同时对所有天线产生相似作用这一事实对系统性能的影响，也是提高无线网络频谱效率的一项关键技术。
[0003]近年来，研究人员提出协作认知无线电技术，采用该技术，作为对认知用户协助传输授权用户数据的回报，认知用户获得接入频谱的机会以传输自身数据。有效的协作机制可以实现授权与认知数据传输性能的改善。在文献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 (协作次级 ad hoc 网络频谱租赁)中，提出了一种基于时隙划分的协作传输机制，认知用户参与数据协作，作为交换，授权用户则将其所拥有的频谱租赁给认知用户一段时间。上述机制导致授权用户与中继增加了等待时延，因为中继需要使用同一个信道在时间上交替地进行数据协作与自身数据的传输° 在文献 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(认知ad hoc网络中授权用户与认知用户间的主动协作)中，研究人员提出两阶段协作传输机制，授权用户将频谱划分为两个相互正交的子频带，并在阶段一通过第一个子频带进行广播。中继在第二阶段的同一个子频带进行数据协作，并在第二个子频带传输自身数据。该机制允许中继用户在特定的频谱上不间断地传输自身数据，所以其通信性能得到保证。然而，授权用户只利用了部分带宽。文献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 技术的协作认知无线电网络)提出了基于MMO技术的两阶段协作传输机制，认知中继能够通过空间复用，使自身数据与授权用户数据同时在第二阶段进行传输，避免了将一定数量的时间或者频谱租赁给认知用户，同时提高了授权用户与认知用户的性能。在文献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 (采用正交调制信号的协作认知无线电网络)中，采用正交调制的方法，设计了两阶段的协作传输机制，中继用户采用正交的信道中继转发授权用户的数据，同时采用同相调制无干扰地传输自身数据。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供一种基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，旨在解决两跳中继系统中端到端的频谱效率受到某一跳频谱效率的限制从而产生的瓶颈效应问题的问题。
[0005]本发明实施例是这样实现的，一种基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，该基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法包括:
[0006]步骤一，令待选中继的集合为21 二丨SR1,ST.」.，选择中继节点FeJl ;
[0007]步骤二，计算PT与每个中继节点r构成的链路的信噪比
【权利要求】
1.一种基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，其特征在于，该基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法包括: 步骤一，令待选中继的集合为fR- = {SRJ5ST2},选择中继节点T" ε ; 步骤二，计算PT与每个中继节点r构成的链路的信噪比
，并得到其中冷)表示中继 m对信号4的 解码向量，gpT,r表示PT到中继节点reJl的信道向量； 步骤三，计算中继节点的待选集合A 二彳SRpSTj与PR构成的链路的 [!栄比,其中
步骤四，比较y?ρ1与老'Jr的大小； 步骤五，若s选择能够获得最大的端到端频谱效率的单中继
步骤六，若电I < minr^l ,选择两个中继SR1和ST2。
'
2.如权利要求1所述的基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，其特征在于，步骤五,若
,选择能够获得最大的端到端频谱效率的单中继& ;在第一阶段，授权用户发射端PT以功率= Pt广播消息sp，认知用户ST1以功率= Pt!2向SR1发送数据S1 ;若选择的中继节点为SR1, SR1分别恢复出Sp与S1 ;若选择的中继节点为ST2，ST2对Sp接收，SR1对S1接收；在第二阶段，r_以功率向PR转发授权用户数据sp, ST2以功率/ft，= Pr/2向SR2发送数据s2, ropt协助主用户数据传输的发射功率计-
其中，|^ν)表示中继节点r_转发Sp前对信号进行预编码的预编码向量。
3.如权利要求1所述的基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，其特征在于，步骤六，若ffci <minri,^ ,选择两个中继SRJPST2;在第一阶段，授权用户发射端PT以发送功率= Pt向认知用户广播消息Sp，认知用户ST1以功率= Erβ向SR1发送数据S1, ST2恢复Sp并消除来自ST1的干扰，SR1分别恢复出Sp与S1, SR2对Sp接收；在第二阶段，SR1与ST2分别以功率pjf和/?4向PR转发授权用户数据sp，ST2以功率/?) = Pt/2向SR2发送数据s2，SR2需要消除来自SR1与ST2的干扰，ST2设计发送方式，使其发送S2对PR不产生干扰AR1和ST2协助主用户数据传输的总功率计算如下:
每个中继用于授权数据传输的功率为者、jl β
4.如权利要求1所述的基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，其特征在于，该基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法授权用户为2个，认知用户为4个，其中包含2个认知收发用户对，每个认知用户都能够协助授权用户进行数据传输；当认知用户对多于2个时，先进行用户调度，再应用基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除的方法。
5.如权利要求4所述的基于功率自适应的MMO-CCRN瓶颈效应消除方法，其特征在于，首先PT根据收集的信道状态确定待选中继集合，再分别计算选择单个中继与两个中继情况下的信噪比，经过对比信噪比的大小确定选择中继的个数，接着进行信号的传输；传输过程分为两个阶段，在第一阶段，授权用户发送端PT将需要传输的信号以广播的方式发送给所选中继，同时，认知用户ST1向认知用户SR1*送信号实现认知用户间的信息传输；在第二阶段，中继协助授权用户将信号发送给授权用户接收端PR，同时，认知用户ST2向认知用户SR2发送信号实现认知用户间的信息传输。
【文档编号】H04W40/22GK104202790SQ201410439832
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】李钊, 舒灿宇, 肖丽媛, 李建东, 刘勤, 黄鹏宇 申请人:西安电子科技大学