[发明专利]一种认知无线电系统次级用户上行链路协同传输方法

摘要

本发明涉及一种认知无线电系统次级用户上行链路协同传输方法，所述的认知无线电系统包括主用户、次级用户以及为主用户与次级用户共同服务的基站，所述的协同传输方法包括根据信道信息从次级空闲用户中选取协同转发的协同用户，根据次级源用户的频谱接入方式为选定的协同用户设定波束成形因子，通过将H2H1PsW(H2H1PsW)H特征值分解找出最大特征值所对应的归一化特征向量作为基站的接收阵列天线的波束成形向量。与现有的技术方案相比，本方案通过闲置次级用户资源的整合和再利用，实现了上行链路的协同传输，从而可以改善传输性能，方案简单易于实现，可以满足认知无线电系统高度灵活性与实时性的要求。

主权项

1.一种认知无线电系统次级用户上行链路协同传输方法，其特征在于，所述的认知无线电系统包括主用户、次级用户和基站，所述的上行链路协同传输方法具体步骤为：步骤1：基站接到次级源用户的协同通信请求后，统计小区内空闲的次级用户总数，记为F；步骤2：基站通过认知网络的控制信道CRCCH向F个空闲次级用户发送控制信息并开始计时，控制信息的内容包括次级源用户的接入方式，次级源用户的通信频段信息以及基站要求各个空闲次级用户对空闲次级用户自身与次级源用户间的信道信息估计的请求；步骤3：空闲次级用户侦听认知网络的控制信道CRCCH，当收到控制信息后，估计空闲次级用户与次级源用户之间的信道信息h_f，f∈(1，...，F)，并将h_f反馈回基站；步骤4：基站处理在第一时间门限T₁内接收到的空闲次级用户反馈的信道信息h_f，f∈(1，...，F)，并计算乘积其中|h_f|为信道信息h_f的幅度值，为基站对基站自身与各个空闲的次级用户间信道信息估计的平均值，为的幅度值，基站按照乘积由大到小将空闲次级用户排序，选定顺序靠前的E个空闲次级用户作为初步选取的协同用户，其中E＜F，基站利用认知网络的控制信道CRCCH将选取结果发送给各个空闲次级用户，超过第一时间门限T₁返回的信道信息，基站不予处理；步骤5：空闲次级用户侦听CRCCH，根据初步选取结果判断自己是否作为最初选定的协同用户，如果否，则保持空闲状态继续侦听CRCCH；如果是最初选定的协同用户，则启动定时器进入信号接收状态，等待次级源用户信号的到来；步骤6：如果最初选定的协同用户的接收等待时间超过第二时间门限T₂，则退出信号接收状态转入空闲状态；如果最初选定的协同用户的接收等待时间没有超过时间门限T₂，则确定为最终协同用户，并将最终协同用户数目记为N，其中N≤E；步骤7：最终协同用户根据次级源用户的频谱接入方式设定波束成形因子，如果次级源用户以覆盖overlay方式接入频谱，则由所有最终协同用户向基站发送波束成形因子请求BCR，基站响应波束成形因子请求BCR，基站将H₂H₁P_s(H₂H₁P_s)^H进行特征值分解，并从中找出最大特征值和最大特征值所对应的特征向量，并以所述特征向量作为含有所有最终协同用户波束成形因子的波束成形向量W反馈给各个最终协同用户，各个最终协同用户按照基站反馈的波束成形向量W设置各自的波束成形因子，其中，W是N个最终协同用户波束成形因子w_n组成的列向量，W＝(w₁，...，w_N)^T，H₂是由N个最终协同用户与基站各天线间的信道信息构成的M×N阶矩阵，M为基站接收阵列天线的天线数目，H₁＝diag(h₁，...，h_N)为次级源用户与N个最终协同用户之间的信道信息组成的N维对角阵，为由基站分配给次级源用户的发送功率p_s组成的N维对角阵；如果次级源用户以衬垫underlay方式接入频谱，则各个最终协同用户首先估计自身与主用户的干扰链路间的信道增益，然后各自确定自己的波束成形因子，任一最终协同用户n，n∈(1，...，N)的波束成形因子w_n的角度θ_n满足其中为任一最终协同用户n，n∈(1，...，N)与次级源用户之间的信道信息h_n的角度，每个波束成形因子w_n幅度|w_n|为：其中g_n为任一最终协同用户n，n∈(1，...，N)与主用户间的干扰链路增益，I_pu为主用户对任一最终协同用户n，n∈(1，...，N)的干扰功率，为噪声功率，I_th为主用户的能承受的干扰功率门限；步骤8：最终协同用户将接收到的信号与波束成形因子相乘后转发给基站；步骤9：基站采用阵列天线接收，基站对H₂H₁P_sW(H₂H₁P_sW)^H进行特征值分解得到最大特征值，再将最大特征值所对应特征向量归一化，并把归一化特征向量作为阵列天线的波束成形向量值。