[发明专利]认知无线电MIMO-OFDM系统中基于认知用户漏功率的干扰抑制预编码方法

摘要

认知无线电MIMO‑OFDM系统中基于认知用户漏功率的干扰抑制预编码方法，属于通信系统中认知无线网络领域，具体涉及通信的预编码方法。本发明为了解决传统的认知无线电预编码技术存在的系统容量较低、误码性能差的问题。本发明针对认知基站及认知用户均配备多天线的场景，首先设计了正交频分复用的数据流结构，计算出等效的频域信道矩阵；然后利用矩阵变换和空间投射理论，消除认知系统对于授权用户造成的干扰；最后根据组合优化理论对认知用户之间的共道干扰进行解耦合处理，利用最小化漏功率准则得到最优预编码方法。本发明适用于认知无线电MIMO‑OFDM系统的预编码。

主权项

认知无线电MIMO‑OFDM系统中基于认知用户漏功率的干扰抑制预编码方法，其特征在于它包括下述步骤：步骤1：设置认知无线电MIMO‑OFDM系统的系统参数，包括收发端天线数目、授权用户和认知用户数目以及网络结构，根据上述系统参数建立认知无线电MIMO‑OFDM系统模型，根据认知无线电MIMO‑OFDM系统模型的网络结构建立认知基站发射信息预编码的数学模型；步骤1包括下述步骤：首先对认知无线电MIMO‑OFDM系统参数进行设置并建立系统模型：系统部署的认知基站和认知用户均配备多根天线；认知无线电MIMO‑OFDM系统包含授权网络和认知网络两个子网络，分别存在一个授权用户和K个认知用户，并且部署了授权基站和认知基站；授权基站和认知基站发射端均配置了NT根发射天线且第每个认知用户分别配置了Nr,k根接收天线；设认知基站向第k个认知用户发送的信息为sk＝[sk(0),sk(1),…,sk(N‑1)]T，其中sk(n)为N点IFFT的OFDM中第n个子载波所承载的信息，k＝1,2,…,K，n＝0,1,…,N‑1；Wk表示NNT×1维的认知用户的预编码矩阵；将发送信息sk和预编码矩阵Wk都进行功率归一化处理，即且发送信息经过编码后的信息为其中，上标(·)*表示矩阵的共轭转置，而E[·]和Tr(·)分别表示矩阵的期望和迹；在认知基站发送端将编码后的信息进行叠加并进行OFDM的N‑IFFT变换操作，得到认知基站发射信息预编码的数学模型x：x=FNT*Σk=1Ks~k=FNT*Σk=1KWksk---(1)]]>其中F为N×N维的FFT矩阵，为NT维单位阵；步骤2：基于步骤1中建立的发射信息预编码数学模型，考虑认知无线电MIMO‑OFDM系统中采用的正交频分复用技术，进一步建立等效的多天线MIMO信道的信道模型，并分析授权用户接收到的信息与干扰；步骤3：建立基于认知用户漏功率优化准则的数学模型；步骤4：基于步骤3中建立的认知用户漏功率优化准则数学模型，结合认知无线电MIMO‑OFDM系统干扰约束以及认知基站的发射功率约束，建立认知无线电OFDM‑MIMO系统干扰抑制预编码优化问题的数学模型；步骤5：针对认知网络对授权网络的干扰约束条件，利用编码技术和矩阵投射理论消除认知网络对授权网络干扰；步骤6：根据最小化认知用户漏功率优化准则结合基站发射功率约束设计干扰抑制预编码矩阵；步骤7：计算功率因子βk，基于注水定理对认知无线电MIMO‑OFDM系统进行最优化功率分配，从而完成认知无线电MIMO‑OFDM系统中基于认知用户漏功率的干扰抑制预编码。