[发明专利]协同认知SIMO网络中吞吐量最大化的资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于认知无线电技术领域，具体的说是在一种新的基于协同中继的认知单输入多输出(Single-Input Multiple-Output，简称SIMO)网络中，吞吐量最大化的资源分配方法。

背景技术

认知无线电是目前最热门的无线技术之一，它的出现改变了频谱资源由授权用户独享的频谱使用方式，拥有认知无线电功能的认知用户可以通过对它所工作的无线通信环境进行交互感知，自动地改变自身的发送和接收参数，在保证授权用户(主用户)正常通信的前提下动态地重复使用授权频段，从而可以显著地提高频谱利用率。此外，多天线被公认为未来高速无线数据接入网的必选技术方案之一。多天线通信系统在原有的频域、时域和码域的三维资源的基础上增加了空间维度，通过先进的空时信号处理技术，可以在不增加带宽和发射功率的基础上，成倍地提升无线通信系统的容量，同时还可以增强通信系统抗干扰、抗衰落性能，从而有效地缓解频谱紧张并提供高速业务支持。同样作为提高频谱利用率的有效手段，多天线技术和认知无线电技术的结合具有天然的优势。

认知无线电接入授权频段主要存在两种方式：基于“频谱空穴”的机会式频谱接入以及基于“干扰温度”的频谱共享。

基于“频谱空穴”的机会式频谱接入：在特定的时间特定的地理位置没有被主用户使用的频谱资源称为“频谱空穴”，机会式频谱接入就是利用这些频谱空穴进行通信，它是认知无线电最直接的构想。这种接入方式不需要针对主用户进行发射功率控制，但是要求认知网络具有高精度的频谱检测技术，当主用户网络的通信业务繁忙时，采用机会式频谱接入很难获得通信机会。

基于“干扰温度”的频谱共享：干扰温度定义在无线设备的接收射频前端，用来度量在某一地理位置某一频带内接收机所接收到的干扰大小，接收机正常通信所能容忍的最大干扰温度称为干扰温度界。只要认知网络可以将自己对主用户接收机的干扰控制在干扰温度界之内，就可以在不影响主用户正常通信的情况下使用授权频段。利用这种接入方式，认知网络可以和主用户在同一地理位置同时使用相同的授权频段通信，但是必须对认知网络的发射功率进行控制以满足主用户的干扰温度界，因此频谱共享方式无法实现大范围的网络覆盖，而且和主用户网络距离较近时通信性能很差。

目前，针对现有的认知无线电接入方式中所存在的接入难和通信差的问题，申请人提出了专利号为201110178680.2的“基于协同中继的认知SIMO网络接入方法”，为多天线认知网络的上行链路即认知SIMO网络提供一种新的接入方式。这种接入方式可以和主用户在同一地理位置同时使用相同的授权频谱通信，同时能够实现大范围的网络覆盖，而且在和主用户网络距离较近时可以获得很好的网络吞吐量性能，弥补了现有的认知无线电接入方式的不足。而在这种接入方式中，如何在保证主用户目标传输速率的前提下，使得认知SIMO网络的资源高效分配以最大化认知网络的吞吐量，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对基于协同中继的认知SIMO网络接入方法中，认知网络接入后，如何实现资源高效分配的问题，提出一种吞吐量最大化的资源分配方法。这种分配方法可以在保证主用户目标传输速率的前提下，最大化认知SIMO网络的吞吐量性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种协同认知SIMO网络中吞吐量最大化的资源分配方法，它包括下列步骤：

步骤1.主用户发射机广播协同请求消息CRM，主用户接收机回复协同应答消息CAM，认知基站从CRM和CAM中估计网络中的信道状态信息，并判断认知SIMO网络是否有能力协同主用户通信以达到主用户的目标传输速率，如果可以则认知基站向主用户发送协同确认信息CCM，认知SIMO网络接入主用户的授权频段；如果不可以则认知SIMO网络不接入主用户的授权频段；

步骤2.当认知基站向主用户发送协同确认信息CCM，认知SIMO网络接入主用户的授权频段时：

认知网络接收主用户数据：主用户发射机和接收机接收到了CCM后，主用户发射机开始进行数据发送，认知网络保持静默，接收主用户数据信息，认知基站和可以成功译码主用户数据的认知用户对主用户数据进行译码；