[发明专利]一种基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域中的认知无线电通信技术领域，尤其是一种频谱接入方法。

背景技术

进入21世纪以来，通信技术得到了广泛的发展，尤其以无线通信技术迅速发展最为突出。随着无线通信技术的迅猛发展，频谱资源匮乏的问题也日益严重。根据美国联邦通信委员会频谱政策专责小组的研究报告，现有授权频谱的利用率只有15%～85%，这些分配给授权用户的频谱在时间和空间上都没有得到充分利用，可见频谱资源的缺乏很多程度上是由于不合理的无线电频谱管理方式导致的。由于大多数频谱已经被授权用户分配，目前面临的最大挑战是如何在不干扰授权用户传输的前提下共享频谱资源，提升频谱资源的利用率。认知无线电给解决频谱资源匮乏的研究指明一个有效的方向，它通过自适应检测周围无线环境，实时调整系统参数（如调制技术、工作频率和传输功率等），在保证授权用户的正常通信不受影响的前提下，伺机接入授权频谱，从而充分利用有限的频谱资源。

在认知无线电共存式频谱接入方法中，认知用户通过控制自己的发送功率，在不影响授权用户正常通信的前提下，接入授权用户的频谱，和授权用户同时进行通信。然而在这种频谱接入方法中，由于认识用户和授权用户使用相同的频谱同时进行通信，他们之间始终存在干扰，授权用户和认知用户的性能都会由于干扰受到影响。而且认知用户工作在半双工模式，在接收授权用户信息时，不能同时发送自己的信息，使得原本就非常有限的频谱资源得不到充分利用，带来吞吐量的损失。

发明内容

为了克服已有共存式频谱接入方法中授权用户和认知用户之间相互干扰的问题、以及半双工模式造成的吞吐量损失问题的不足，本发明提供一种有效消除授权用户和认知用户之间相互干扰问题和吞吐量损失问题的基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包括一个授权系统和一个认知系统，其中，授权系统由一个授权用户发送端PT和授权接收端PR组成，所述授权系统支持中继功能；认知系统由L个认知用户发送端ST_i,i∈L={1,2,3,...,L}和一个共同的接收端SR组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；所述基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法包括以下过程：

1）授权用户发送端PT计算通过直传时到授权接收端PR的速率R_K，与其目标速率R_T比较，如果R_K＜R_T，则授权接收端PR向周围认知用户发送协作请求RTC信号以寻求认知用户的协作；

2）收到RTC信号后，授权用户发送端PT发出一个协作响应ATC信号；

3）认知用户发送端ST_i接收到RTC和ATC信号后，计算自己完全作为授权用户发送端PT的中继，即使用全部的子载波和功率帮助转发PT信息时可达到的时速率

4）在所有认知用户中找出能够获得最大的认知用户ST_b，并找出该认知用户能够帮助授权用户达到的速率

5）如果则ST_b广播合作确认CTC信号，以全双工OFDM协作的方式接入授权用户的频谱；否则，授权用户继续通过直传发送自己的信息；

6）授权用户收到CTC信号后，分配一部分子载波给ST_b，允许其以全双工OFDM协作的方式接入自己的频谱；ST_b获得授权用户的频谱接入后，在第二个时隙利用一部分子载波和功率帮助转发授权用户的信息，利用另外一部分子载波和功率在第一个和第二个时隙发送自己的信息。

进一步，认知用户的子载波和功率分配建模为：

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