一种基于干扰对齐的认知mimo系统用户调度方法
【专利说明】-种基于干扰对齐的认知MlMO系统用户调度方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于干扰对齐的认知MIM0系统用户调度方法。 【【背景技术】】
[0002] 随着无线通信系统的快速发展，无线频谱资源作为一种不可再生资源，其稀缺特 性越发明显。固定的频谱分配政策导致了可W授权给新的应用的频谱资源极度匿乏，极大 的限制了无线通信的发展。此时，人们开始把重点从寻求新的空闲频谱资源转移到提高频 谱利用率上来。认知无线电（Cognitiveradio)作为一种提高频谱利用率的技术，成为了 研究的热点。在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口 限时，该技术允许认知用户动态接入授权用户频谱。
[0003] 随着研究的深入，人们开始尝试从多个维度发掘通信的可能，空域资源便是其中 的一个重要方面。多输入多输出（Multi-inputmulti-〇u化ut，MIM0)技术是近年来无线通 信领域的一项突破性技术，该技术能够使空域资源得到充分利用。研究人员将认知无线电 技术与MIM0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)技术正是基于上述思想的一种典型设计。
[0004] 在近些年出现的相关研究中，阳RLAZASM,D邸BAHM,LASAULCES,CHAUFRAY J-M.OpportunisticInterferenceAlignmentinMIMOInterferenceChannel[A]. ProceedingsofIEEE19thInternationalSymposiumonPersonal,Indoorand MobileRadioCommunications[口，Cannes,France, 2008. 1-5 -文所研究的系统仅含一 对认知收发信机，并未考虑多认知用户场景，AMIRM，化-KEYIA，NAFIEM.Constrained InterferenceAlignmentandtheSpatialDegreesofFreedomofMIMOCognitive Network[J].I邸ETransactiononInformationHieoiT, 2011, 57巧）：2994-3004 - 文 所研究的认知系统虽然包含多对收发信机，但场景更适合于分布式网络。对于中也式 的蜂窝移动通信系统，基站同时向多个终端提供服务，因此，对认知MIMO在下行广播通 信及上行多址接入中应用的研究成为必要。文献KRIKIDISI.ASVD-BasedLocation CodingforCognitiveRadioinMIMOUplinkChannels[J].IEEECommunications Letters, 2010, 14(10) :912-914基于干扰对齐的思想，研究了由一个基站、一个授权用户W 及一个认知用户构成的上行通信系统，该研究尚存在一些不足，如未研究更普遍的多认知 用户场景；对认知用户的认知能力要求太高，不仅能够在频域感知，也要感知空间子信道的 使用状态等。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法，其包 括如下步骤：
[0006] (1)授权用户和基站分别获取授权用户与基站之间的信道矩阵，认知用户获取授 权用户与基站之间、认知用户与基站之间的信道矩阵，其中H。为表示授权用户与基站之间 的信道矩阵、&表示认知用户与基站之间的信道矩阵；
[0007] (2)授权用户、基站W及认知用户均对授权用户与基站之间的信道矩阵做奇异值 分解；
[0008] (3)授权用户根据信道状态确定使用的空间子信道的个数，并将所述使用的空间 子信道的个数通报给基站，认知用户监听授权用户空间子信道使用个数m。，计算出各自未 归一化的预编码矩阵Pi,再计算所述预编码矩阵Pi的范数，并将计算出的范数发送给基站；
[0009] (4)基站比较接收到的范数，得到应调度的认知用户编号S;
[0010] (5)授权用户构造出预编码矩阵P。，基站将激活信号发送给应调度的认知用户；
[0011] (6)收到激活信号的认知用户对编号S的认知用户的预编码矩阵P&的每列进行 单位化并得到激活认知用户归一化的预编码矩阵P' &;
[0012] (7)授权用户和激活认知用户分别经过P。和P',预处理，向基站发送信号，基站 进行接收滤波得到信号。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述步骤（2)包括：
[0014] 授权用户、基站W及认知用户均对H。做奇异值分解，即
[00巧]
【主权项】
1. 一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法，其特征在于：其包括如下步骤： (1) 授权用户和基站分别获取授权用户与基站之间的信道矩阵，认知用户获取授权用 户与基站之间、认知用户与基站之间的信道矩阵，其中％为表示授权用户与基站之间的信 道矩阵、氏表示认知用户与基站之间的信道矩阵； (2) 授权用户、基站以及认知用户均对授权用户与基站之间的信道矩阵做奇异值分 解； (3) 授权用户根据信道状态确定使用的空间子信道的个数，并将所述使用的空间子信 道的个数通报给基站，认知用户监听授权用户空间子信道使用个数％，计算出各自未归一 化的预编码矩阵Pi，再计算所述预编码矩阵？1的范数I|PilI，并将计算出的范数发送给基 站； (4) 基站比较接收到的范数，得到应调度的认知用户编号L其中公^的列表示激活认 知用户使用的子信道的空间特征，
(5) 授权用户构造出预编码矩阵匕，基站将激活信号发送给应调度的认知用户； (6) 收到激活信号的认知用户对编号I的认知用户的预编码矩阵匕的每列进行单位 化并得到激活认知用户归一化的预编码矩阵P'U (7) 授权用户和激活认知用户分别经过匕和P' &预处理，向基站发送信号，基站进行 接收滤波得到信号。
2. 如权利要求1所述的一种基于干扰对齐的认知MIM0系统用户调度方法，其特征在 于，所述步骤（2)包括： 授权用户、基站以及认知用户均对％做奇异值分解，即
(1) 其中（?）H表示共轭转置，U^和V^的列反映了相应的系统信道等效为去耦子信道的空 间特征，A。是主对角线元素为非负实数，其余元素全为零的矩阵，且它的主对角线的元素 表示相应的去耦子信道的传输增益，降序排列，即4 22…，NK为基站端天线数。
3. 如权利要求1所述的一种基于干扰对齐的认知MIM0系统用户调度方法，其特征在 于：所述步骤（3)中计算出各自未归一化的预编码矩阵计算方法为，
⑵ 〇
4. 如权利要求1所述的一种基于干扰对齐的认知MIM0系统用户调度方法，其特征在 于：所述步骤（6)包括收到激活信号的认知用户对其预编码矩阵1\中的每列进行单位化，
得到P'u其中I,表示经过式（3)所示归一化处理得到的预编码向量，P' &表示激 活认知用户归一化的预编码矩阵。
【专利摘要】一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法，(1)授权用户、认知用户和基站获取各自需要的信道信息；(2)授权用户、基站和认知用户均对H0做奇异值分解，H0表示授权用户与基站间的信道矩阵；(3)授权用户根据信道状态确定使用的空间子信道个数m0，并将该信息通报给基站，认知用户监听授权用户子信道使用情况m0，计算自己的未归一化预编码矩阵Pi及其范数||Pi||，将||Pi||发送给基站；(4)基站比较||Pi||，得到应调度的认知用户编号ξ；(5)授权用户构造预编码矩阵P0，基站将激活信号发送给应调度的认知用户；(6)收到激活信号的认知用户对Pξ的每列进行单位化得P'ξ；(7)授权用户和激活认知用户分别经过P0和P'ξ预处理，向基站发送信号。
【IPC分类】H04W72-12, H04B7-04
【公开号】CN104702328
【申请号】CN201510158564
【发明人】李钊, 申彪, 刘勤, 赵林靖, 马英红, 顾军
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2012年11月29日