[发明专利]一种大规模MIMO系统认知家庭网络接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大规模MIMO系统认知家庭网络接入方法，属于无线通信认知无线电技术领域。

背景技术

大规模MIMO是一项面向未来5G移动通信需求的新兴技术，它通过安装在授权宏单元基站的大规模天线阵列来实现卓越的预编码和波束成形能力。由于MIMO系统在设计预编码时，基站需要获取部分或是完全的信道状态信息，而大规模MIMO系统中基站天线数量巨大，因此通常利用信道的互易性获取信道状态信息，即采用时分双工系统。

另一方面，随着科技进步和无线通信技术的快速发展，无线频谱资源越来越紧张，认知无线电系统可以通过频谱感知及频谱管理等技术在保证授权频段授权用户正常通信的基础之上，使非授权用户动态的使用空闲频谱，从而避免对授权用户的干扰，有效提高频谱利用率。频谱感知技术是认知无线电技术研究的热点和重点，也是其实际应用中必不可少的环节，在认知大规模MIMO系统中亦是如此。作为一种大规模MIMO系统中广泛使用的技术，认知家庭网络可以通过频谱感知的方式进行频谱接入，从而提高频谱空间的再利用，并能有效提高小区总的吞吐量。各认知家庭网络由其相应的认知家庭基站对频谱进行能量检测并给出判决，但当随机分布的认知家庭网络与授权宏单元用户共享频谱时，可能对授权宏单元用户造成非常高的干扰。同时，当这一干扰超过一个可容忍的限度时，认知家庭网络必须放弃其频谱再利用的机会。此外，通常情况下认知家庭基站的发射功率及传输数据量都要大于认知家庭用户。因此，对宏单元的干扰主要来自认知家庭基站，本专利中也主要针对认知家庭基站进行分析。

现有基于频分双工的认知大规模MIMO系统中认知家庭网络接入方案需占用两个频带资源且无法利用信道互易特性；而基于时分双工的大规模MIMO系统的认知家庭网络接入方案大都为固定接入方案。德国Jakob Hoydis等人(参见J.Hoydis,K.Hosseini,S.Brink and M.Debbah,“Making Smart Use of Excess Antennas:Massive MIMO,Small Cells,and TDD,”Bell Labs Technical Journal,vol.18,issue 2,pp.5-21,2013.)提出了两种基于时分双工大规模MIMO系统的接入方案，一种为时分双工接入方案，另一种为反向时分双工接入方案，但均未考虑对授权宏单元基站及授权宏单元用户影响较大的认知家庭网络分布情况以及认知家庭基站之间的协作检测。

发明内容

针对现有技术方案所存在的缺陷和不足，本发明提供了一种大规模MIMO系统认知家庭网络接入方法，其通过采用置信加权合作频谱感知技术，可以使认知家庭基站以一种混合频谱接入的方式接入大规模MIMO系统，从而在对宏单元吞吐量造成较低影响的前提下，实现认知家庭网络频谱共享概率与认知家庭网络层吞吐量的提高。

本发明的技术方案如下：