[发明专利]一种认知无线电波束赋形的优化方法及系统

说明书

本申请公开了一种认知无线电波束赋形的优化方法及系统，采用智能反射面来辅助认知无线电系统中的从用户进行通信；调整从用户的发送预编码矩阵和智能反射面的相移矩阵，对无线电系统的波束赋形进行优化。本申请将认知无线电系统和智能反射面两者结合，由于智能反射面反射的信号可以提高通信性能，因此把智能反射面部署在认知无线电系统中来辅助从用户使用主用户的频谱，再通过调整从用户的发送预编码矩阵和智能反射面的相移矩阵，对无线电系统的波束赋形进行优化，就可以在认知无线电系统中的主用户的干扰温度限制和从用户的发射总功率限制下，解决从用户的通信速率无法进一步提高的问题，从而提高从用户的性能。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种认知无线电波束赋形的优化方法及系统。

背景技术

当前，由于对无线电频谱资源的需求日益迫切，因此提高频谱效率正成为设计无线网络的一项重要指标。认知无线电作为能够提高频谱效率并在未来无线通信领域中能实现频谱共享的有效技术，正得到越来越广泛的应用。

在认知无线电系统中，有两种不同类型的用户：主用户和从用户。主用户是获得频谱授权的用户，始终具有更高的优先级来使用频谱。而从用户是未经许可的，允许伺机使用主用户的频谱但不能对主用户造成有害干扰。通过利用频谱的共享部分，认知无线电就可以提高频谱利用率，尤其是在多输入多输出(MIMO)认知无线电系统中，频谱效率提升的更为明显。

但是，从用户的性能的提高总是避免不了受到主用户干扰温度的限制，性能提高因此总会受限。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种认知无线电波束赋形的优化方法及系统，以在认知无线电系统中的主用户的干扰温度限制和从用户的发射总功率限制下，解决从用户的通信速率无法进一步提高的问题，从而提高从用户的性能。

基于上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种认知无线电波束赋形的优化方法，包括：

采用智能反射面来辅助认知无线电系统中的从用户使用主用户的频谱进行通信；

调整所述从用户的发送预编码矩阵和所述智能反射面的相移矩阵，对所述无线电系统的波束赋形进行优化。

优选地，所述调整所述从用户的发送预编码矩阵和所述智能反射面的相移矩阵，包括：

在所述主用户的干扰温度允许范围内和所述从用户的发射总功率受限范围内，联合调整所述从用户的发送预编码矩阵和所述智能反射面的相移矩阵，使所述从用户的通信速率达到最大。

优选地，所述联合调整所述从用户的发送预编码矩阵和所述智能反射面的相移矩阵，包括：

预置所述从用户的所述发送预编码矩阵和所述智能反射面的所述相移矩阵，求解线性解码矩阵和相应的权重矩阵；

交替迭代运行矩阵调整步骤，以调整所述发送预编码矩阵和所述相移矩阵，直至当前速率与前一迭代下的速率之间满足预定误差；所述矩阵调整步骤包括：

固定所述相移矩阵，求解使所述从用户的通信速率达到最大的所述发送预编码矩阵；

固定所述发送预编码矩阵，求解使所述从用户的通信速率达到最大的所述相移矩阵。

优选地：

在所述固定所述相移矩阵，求解使所述从用户的通信速率达到最大的所述发送预编码矩阵时，采用拉格朗日对偶求解并结合二分法来确定最优拉格朗日乘子。

优选地：

在所述固定所述发送预编码矩阵，求解使所述从用户的通信速率达到最大的所述相移矩阵时，采用渐近凸逼近的方法等价转换目标函数。

一种认知无线电波束赋形的优化系统，包括：