[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种认知无线电系统上行链路的协同传输方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线频谱资源变的越来越稀缺与宝贵。认知无线电技术(Cognitive Radio)可以允许网络中的次级用户(Secondary Users)动态地使用授权主用户(Primary Users)的空闲频谱，有效地提高频谱利用率，解决频谱稀缺问题，已成为IMT-Advanced几项突破性技术之一。在目前认知无线电系统的研究中，次级用户的频谱接入方式主要有两种模型：衬垫underlay方式以及覆盖overlay方式。覆盖overlay方式规定次级用户只能在主用户没有使用这段频谱时才可以加以利用，次级用户以机会与主用户协商，或者两者结合的方式利用主用户的频谱空闲。衬垫underlay方式允许次级用户与主用户同时使用同一段频谱资源，但前提是必须保证对主用户的干扰尽量小，例如可以使用UWB技术来实现这种衬垫underlay方式频谱共享方式，或者采取行之有效的功率控制策略，使其对主用户的干扰在可以接受的范围内。因此在采用衬垫Underlay接入方式的认知无线电系统中，由于功率控制和终端设备的制约，次级用户端的发射功率受到了严格地限制。处于小区边缘的次级用户在长距离传输时，容易受到深衰落和阴影衰落的影响，使得传输性能得不到保证，用户服务质量要求难以得到满足。这样虽然实现了频谱的再利用，但频谱有效利用率并没有得到实质性的提高。因此，在不影响主用户通信的前提下，如何引入先进的通信技术提高认知网络的传输性能尤其是改善上行链路通信的传输性能，保证次级用户的服务质量要求，是当前研究的热点。

协同通信(Cooperative Communication)技术通过不同网络中节点之间的资源共享，如节点间的时隙资源、节点天线等，实现网络资源的整合和其他新技术的应用，如协同分集，协同复用传输等技术的应用。通过网络用户节点的资源共享，构建虚拟的多阵列天线，可实现多用户间的协作通信提高系统效率。因此，在次级用户中引入协同传输可以有效地对抗发送功率限制和无线传播中的衰落、阴影和噪声等不利因素影响，解决次级用户上行链路性能不佳的问题，实现系统传输的再优化。此外认知无线电则要求终端设备具有感知周围通信环境的认知能力和通信参数的重新配置能力，这也为认知无线电用户中引入多天线的协同及天线的波束成形技术提供了一种可能。

经对现有技术文献的检索发现：Chunhua Sun等在2008IEEE International Conference on Communications(2008年电气电子工程师协会通信领域国际会议)上发表的“UserCooperation in Heterogeneous Cognitive Radio Networks with Interference Reduction”(异构认知无线电网络中考虑降低干扰的用户协同)。该文提出了一种认知无线电系统中次级用户之间的协同传输方案。在此方案中，通过调整作为协同中继处的次级用户天线波束权重值，为次级用户发信机分配合适的发射功率，使得系统吞吐量实现提高，但该文提出的方法没有考虑到协同用户的选择问题。另外K.Jitvanichphaibool等学者在2009IEEEWireless Communications and Networking Conference(2009年电气电子工程师协会无线通信领域国际会议)上发表的“Beamforming and Power Control for Multi-Antenna Cognitive Two-Way Relaying”(多天线的两路中继认知无线电网络中波束成形与功率控制)，该文提出了一种认知网络两路中继的传输方案，通过奇异值分解和搜索得到最优和次优的波束成形矩阵，并且通过优化问题求解确定次级用户各自的发送功率，但是该文所提的方法同样只针对单节点协同的传输模式，没有考虑到多个协同用户时协用户的数目选择问题，此外该文所提算法复杂度较高，容易造成较大时延，不利于实际场景的应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种简单易于实现的认知无线电系统次级用户上行链路协同传输方法，通过选择空闲次级用户作为协同用户并为协同用户和基站接收阵列天线确定波束成形向量，达到既能提高认知用户的传输性能，又不干扰主用户正常通信的目的。

技术方案：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、次级用户和基站，所述的上行链路协同传输方法具体步骤为：