[发明专利]一种认知系统中基于选择性干扰对齐的均衡场博弈方法

说明书

本发明公开了一种认知系统中基于选择性干扰对齐的均衡场博弈方法，包括选择来自非期望小区的对基站干扰最大的一个或一组用户,通过预编码处理使干扰信号对齐到一定的子空间内；当用户数量足够大时,通过用一个稳定的估计信道来代替随机信道,根据初始化功率矩阵计算出估计功率矩阵,得出能达到纳什均衡的最优功率矩阵。本发明是选择性干扰对齐和均衡场博弈方法的有效结合，具有抑制干扰和最大化系统总吞吐量等优点，不仅能最大程度的消除干扰而且能够最大化次小区的总吞吐量，尤其适用于小区数量足够大的认知多小区系统。

技术领域

本发明属于认知无线电技术领域，特别涉及一种认知系统中基于选择性干扰对齐的均衡场博弈方法。

背景技术

随着科技的发展,现有的非授权频段已经无法满足人们的正常需求,而授权频段利用率极为低下。认知无线电技术是一种通过使非授权用户(次用户)机会地接入授权用户(主用户) 频段而有效提高频谱利用率的关键技术。在这项技术中，干扰问题一直是一个重要问题，主要是次用户之间的干扰。干扰对齐技术可以减少次用户之间的干扰。但是,随着次用户的逐渐增多,能够被对齐的最大用户数被天线数限制住，因此，将所有次用户的干扰进行对齐已越来越难以实现。

博弈论技术在认知无线电中的应用越来越广泛，此技术通过控制次用户之间的自私行为实现次用户的总吞吐量的最大化。但是随着认知无线电技术的发展，次用户数量越来越多，普通的博弈已经很难达到最后的纳什均衡点，因此有必要找出一种新的博弈方法以适应日渐增长的次用户之间的博弈。

发明内容

本发明的目的是针对现有的多小区认知系统在干扰消除和博弈上的不足，提供一种认知系统中基于选择性干扰对齐的均衡场博弈方法，在保证次用户总吞吐量最大的同时降低了干扰，适用于认知多小区系统。

实现本发明目的的技术方案如下所述：

一种认知系统中基于选择性干扰对齐的均衡场博弈方法，包括如下步骤：

(1)选择性干扰对齐：

在选择性干扰对齐中，通过比较，选出每个次小区中对基站干扰最大的一个或一组次用户，称为目标用户；

将所述目标用户通过进行预编码处理对齐到一定的子空间内，从而消除对基站的干扰；

(2)均衡场博弈：

将次用户对主用户的干扰限制在一定范围内，然后对次用户进行博弈；

当用户数多到一定程度时，可用一个稳定的时不变信道来代替用户与基站之间的波动信道，建立一个均衡场博弈的优化模型，通过对优化模型达到的纳什均衡点进行求解，得到最优的总吞吐量。

所述预编码矩阵为W_mj，将目标用户的干扰信号对齐到一定的子空间内所采用的方式为，具体包括：

其中，表示Y的列空间包含X的列空间，矩阵V₁,V₂,...,V_F的列表示每个接收端的干扰子空间的基，为第n个基站所在小区的第j个用户与第m个基站之间的信道系数，表示信道经过预编码处理，表示小区n的目标用户中的任一用户j，F为正整数，表示基站总数，F≥1。

所述次用户对主用户的干扰限制的范围表示为s.t.I_o≤I_th，其中，为次小区对主用户的干扰，P_k表示第k个基站所在小区的功率矩阵，H_ko表示第k个基站所在小区与主用户之间的信道，I_th表示干扰阈值，K为正整数，表示基站总数，K≥1。

所述优化模型如下：