[发明专利]一种认知中继网络的次用户网络线性收发机的设计方法

权利要求书

1.一种认知中继网络的次用户网络线性收发机的设计方法，其中次用户网络包括次用户源端发射机、次用户目标接收端和次用户中继，次用户源端发射机在未获得频谱授权的情况下利用己获得频谱授权的主用户的频段发射信号，通过次用户中继转发至次用户目标接收端接收，其特征在于，为每个次用户源端发射机设计线性预编码器，消除次用户发射机对主用户的干扰；为每个次用户目标接收端设计线性接收机，消除主用户对次用户接收机的干扰；为每个次用户中继设计波束成型，消除中继对主用户的干扰、消除次用户间的相互干扰，并最大化次用户的吞吐量；所述的线性预编码器是线性迫零预编码器；所述线性接收机是线性迫零接收机；所述线性迫零预编码器的设计方法如下：

S11：计算从每个次用户源到主用户接收机的等效信道矩阵

S12：对等效信道矩阵进行奇异值分解；

S13：用与零奇异值对应的列向量构成次用户源端的迫零线性预编码器；

其中，次用户源端、主用户接收端分别用S_i、D₀表示，U₀为接收端的线性接收机矩阵。

2.根据权利要求1所述的认知中继网络的次用户网络线性收发机的设计方法，其特征在于，

所述的线性迫零接收机的设计方法如下:

S21：计算从主用户发射机到每个次用户目标端的等效信道矩阵

S22：对等效信道矩阵进行奇异值分解；

S23：用与零奇异值对应的列向量构成次用户目标端的迫零线性接收机；

其中，主用户源端、次用户接收端分别用S₀、D_i表示，V₀为主用户源端的预编码矩阵。

3.根据权利要求2所述的认知中继网络的次用户网络线性收发机的设计方法，其特征在于，所述的波束成型的设计方法如下：

S31：通过对波束成型矩阵矢量化，把求L个中继波束成型矩阵{W₁,W₂,···,W_L}的问题转化为一个波束成型矢量w；

w=vec(W1)...vec(WL)]]>

S32：把消除中继对主用户接收机的干扰的条件以及消除次用户间相互干扰的条件分别转化为两个等效矩阵与波束成型矢量w的乘积为零的条件，通过Kronecker积和分块矩阵，构造这两个等效矩阵A和B；

A=A1...AK]]>

其中，

H‾RlSi=[H~RlS0,...,H~RlSi-1,H~RlSi+1,...,H~RlSK],i=1,...,K,l=1,...,L]]>

Ai=[H‾RlSiT⊗H~D0R1...H‾RLSiT⊗H~DiRL],i=1,...,K;]]>

S33：找A和B零空间交集子空间的基矢量，令

C=AB]]>

对C进行奇异值分解求得C的零空间，即为A和B的零空间交集，C的零空间矩阵为:

Cnull={PRc1HBpcc1c,PRc2HBpcc2c,...,PRcNHBpccNcN};]]>

S34：利用穷举法，将C_null中每个基矢量代入网络吞吐量表达式，找到使次用户网络吞吐量最大的基矢量，令其为w；

S35：将基矢量w进行拟矢量化操作，得到为每个中继的波束成型矩阵W_l

其中，次用户的K个源端用S₁,…,S_K表示，K个目标端用D₁,…,D_K表示，L个中继端用R₁,…,R_L表示，次用户源端预编码器、目标端接收机、中继波束成型分别用V_i(i＝1,…,K)、U_i(i＝1,…,K)、W_l(l＝1,…,L)表示，中继的总发射功率为P_R，从节点A到节点B的信道用H_BA表示，就表示J₁×J₁的单位矩阵，就表示J_L×J_L的单位矩阵。