[发明专利]一种基于中继选择的认知中继网络中混合双工传输方法

说明书

本发明公开了一种基于中继选择的认知中继网络中混合双工传输方法。所述内容包括：认知中继网络包括授权用户和非授权用户的发射机和接收机各一对，以及由若干空闲非授权用户构成的潜在协作中继。首先由瞬时信道状态信息，选择使得授权用户和非授权用户端到端信噪比之和达到最大的潜在中继作为最优中继。半双工传输时，一个中继传输帧分成两个相等的时隙。全双工传输时，中继传输帧不划分时隙。当中继接收到的信干噪比低于阈值时，采用全双工传输，否则采用半双工传输。本方法根据中继接收到的信干噪比在半双工和全双工传输之间切换，从而利用全双工的传输容量优势又弱化自我干扰对传输容量性能的不利影响，进而提高认知中继网络总传输容量。

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，具体涉及一种基于中继选择的认知中继网络中混合双工传输方法。

背景技术

当今世界已经迈入信息社会，信息通信技术已经深入到人们生活的各个方面，其中无线通信技术的发展更是日新月异，各种新的无线通信系统和业务不断涌现。这就使得可用的频谱资源变得越来越稀缺，尽管新的频带不断被开发和利用，但是对于现有可用的频谱资源来说，仍然难以满足海量用户高速率、高可靠通信的需求。这种频谱资源紧缺和利用率低下之间日益激化的矛盾促使认知无线电得到了广泛的关注和研究，其基本思路就是允许非授权用户在不干扰授权用户的情况下使用空闲授权无线电频段，以便充分利用现有的无线电资源，最大限度地提高无线电频谱资源的利用率。

在认知中继网络中，由于中继协作的引入，使得传输接收的信号在对抗信道衰落方面有较大的改善。因此，使得中继技术在下一代无线网络中，可以有效的提高网络传输容量。同样，其在认知无线电网络中也具有非凡的应用价值，经研究发现，在认知无线电网络中，通过利用中继协作技术进行传输，可以提高授权和非授权用户的传输容量。同时还可以利用中继协作技术来提高认知无线电网络中用户的分集增益，使得频谱利用率进一步的得到改善。

由于以前自干扰消除技术的限制，使得中继系统通信时不能够同时发送和接收信息。但随着干扰消除技术的不断发展，人们逐渐意识到全双工模式是可以实现的。它指的是中继通信时不占用两个频带或时隙便可以实现发送和接收同时进行。研究表明，理论上全双工相比半双工的传输容量可以提高一倍，但实际上由于自我干扰不能完全被消除，所以传输容量达不到理论最高值。

人们已经提出很多种基于中继选择的认知中继网络的半双工传输方法，证明了它们相比直传链路而言，能够提高系统的传输容量、降低其中断概率。随着自我干扰消除技术的不断发展，基于中继选择的认知中继网络的全双工传输也逐渐得到研究，并揭示了自我干扰对传输容量和中断概率的影响。

但是，现有的认知中继网络技术存在以下问题：仅仅只是关注授权主用户的信息传输、只单独考虑半双工、全双工传输以及非授权用户对授权用户的干扰等问题，而忽略了考虑中继选择下对授权用户和非授权用户整体传输容量的提升。

发明内容

针对现有的认知中继网络传输只单独考虑半双工、全双工传输方法，而没有考虑半双工、全双工混合传输的技术问题，本发明的目的是提供一种基于中继选择的认知中继网络中混合双工传输方法，根据中继接收到的信干噪比在半双工传输和全双工传输之间切换，从而利用全双工的传输容量优势又弱化自我干扰对传输容量性能的不利影响；最终达到最大化中继辅助下认知网络的整体传输容量的目的。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

基于中继选择的认知中继网络中混合双工传输方法，

认知中继网络包括一对授权用户发射机PT和接收机PR，一对非授权用户发射机ST和接收机SR，以及k个空闲非授权用户组成的潜在协作中继R，所有节点都是全双工的，其中协作中继R装有一根发射天线和一根接收天线并且采用放大转发协议进行协作传输，其它用户节点都只装有一根天线；