[发明专利]一种基于信号极化的全双工认知系统混合式频谱共享方法

说明书

本发明公开一种基于信号极化的全双工认知系统混合式频谱共享方法。首先，该方法使得认知无线电用户可以持续地进行频谱感知、学习授权用户信号的极化参数并且相应地调整认知用户自身的极化状态以接入授权频段。当认知用户检测到目标授权频段被占用时，认知用户使用不对授权用户造成干扰的极化状态传输数据。然而，当目标授权频段没有被占用时，认知用户使用另外一个能改善认知通信吞吐量的极化状态传输数据。该发明提出的方法不仅可以有效对抗全双工通信的自干扰，而且可改善认知通信的吞吐量以及对授权用户的干扰性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于信号极化的全双工认知系统混合式频谱共享方法。

背景技术

现有的频谱共享技术可以分为半双工频谱共享和全双工频谱共享。半双工频谱共享又包括Interweave、Underlay、Overlay和混合式四种，而全双工频谱共享仅有Interweave、Underlay、Overlay三种方式。混合式方式融合了Interweave和Underlay两种方式，即当授权用户不存在时，认知用户工作在Interweave模式下而直接通信；而当授权用户存在时，认知用户工作在Underlay模式下而采用较低的发送功率传输数据。对于全双工混合式的方法，虽然可以直接设计为采用两种认知发送功率分别用于授权用户存在和不存在的情况下，但是其对授权用户的干扰性能和认知吞吐量性能都不理想。因此，本发明旨在从信号的极化维度实现对授权用户的保护以及对认知吞吐量进行提升。

发明内容

为了提升全双工认知无线电的频谱效率，本发明提出一种基于信号极化的全双工认知系统混合式频谱共享方法，全双工认知用户可根据实时的频谱感知结果以及对授权用户信号极化状态的学习，计算可用的极化状态分别用于授权用户存在和不存在两种情况下的认知用户数据传输，从而使认知混合频谱共享方法适应动态变化的无线频谱环境，最大限度地提升频谱效率。

本发明的技术方案是：

一种基于信号极化的全双工认知系统混合式频谱共享方法，认知用户在数据传输行为时进行环境学习行为，所述环境学习包括：

-频谱检测，所述频谱检测用于判断授权用户的频谱状态情况；

-授权信号参数学习，所述授权信号参数学习是指认知用户学习授权信号极化参数；

认知用户在数据传输中所使用的极化状态随着授权用户的频谱占用状态做自适应变化。

具体的，所述做自适应变化是指：

若授权用户占用频谱，认知用户使用为授权用户通信提供保护的极化状态进行数据传输；

若授权用户未占用频谱，认知用户使用提高认知用户吞吐量的极化状态进行数据传输。

具体的，它包括以下步骤：

S1、认知用户在授权频段上实施频谱检测与授权信号参数学习；

S2、基于授权信号参数学习获得认知用户可用的极化状态和

式中，参数且M₁为认知用户1的天线数量，上标*表示共轭运算；H₁表示授权用户存在的假设，且H_ps表示从授权用户到认知用户的信道矩阵，p_p表示授权用户信号的极化状态，s_p表示授权用户的信号，r表示认知用户自干扰抑制处理后的残留项，σ表示认知用户的接收噪声向量；