[发明专利]一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法。

【背景技术】

随着无线通信系统的快速发展，无线频谱资源作为一种不可再生资源，其稀缺特性越发明显。固定的频谱分配政策导致了可以授权给新的应用的频谱资源极度匮乏，极大的限制了无线通信的发展。此时，人们开始把重点从寻求新的空闲频谱资源转移到提高频谱利用率上来。认知无线电(Cognitive radio)作为一种提高频谱利用率的技术，成为了研究的热点。在认知用户的传输不影响授权用户传输或对授权用户传输的干扰低于某个门限时，该技术允许认知用户动态接入授权用户频谱。

随着研究的深入，人们开始尝试从多个维度发掘通信的可能，空域资源便是其中的一个重要方面。多输入多输出(Multi-input multi-output，MIMO)技术是近年来无线通信领域的一项突破性技术，该技术能够使空域资源得到充分利用。研究人员将认知无线电技术与MIMO技术相结合进行研究，通过将认知信号和授权信号放在相互正交的子空间中进行传输，从而保证了授权业务和认知业务在空域无干扰共存。干扰对齐(Interference alignment)技术正是基于上述思想的一种典型设计。

在近些年出现的相关研究中，PERLAZA S M,DEBBAH M,LASAULCE S,CHAUFRAY J-M.Opportunistic Interference Alignment in MIMO Interference Channel[A].Proceedings of IEEE 19th International Symposium on Personal,Indoor and Mobile Radio Communications[C],Cannes,France,2008.1-5一文所研究的系统仅含一对认知收发信机，并未考虑多认知用户场景，AMIR M,EL-KEYI A,NAFIE M.Constrained Interference Alignment and the Spatial Degrees of Freedom of MIMO Cognitive Network[J].IEEE Transaction on Information Theory,2011,57(5):2994-3004一文所研究的认知系统虽然包含多对收发信机，但场景更适合于分布式网络。对于中心式的蜂窝移动通信系统，基站同时向多个终端提供服务，因此，对认知MIMO在下行广播通信及上行多址接入中应用的研究成为必要。文献KRIKIDIS I.A SVD-Based Location Coding for Cognitive Radio in MIMO Uplink Channels[J].IEEE Communications Letters,2010,14(10):912-914基于干扰对齐的思想，研究了由一个基站、一个授权用户以及一个认知用户构成的上行通信系统，该研究尚存在一些不足，如未研究更普遍的多认知用户场景；对认知用户的认知能力要求太高，不仅能够在频域感知，也要感知空间子信道的使用状态等。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于干扰对齐的认知MIMO系统用户调度方法，其包括如下步骤：

(1)授权用户和基站分别获取授权用户与基站之间的信道矩阵，认知用户获取授权用户与基站之间、认知用户与基站之间的信道矩阵，其中H₀为表示授权用户与基站之间的信道矩阵、H_i表示认知用户与基站之间的信道矩阵；

(2)授权用户、基站以及认知用户均对授权用户与基站之间的信道矩阵做奇异值分解；

(3)授权用户根据信道状态确定使用的空间子信道的个数，并将所述使用的空间子信道的个数通报给基站，认知用户监听授权用户空间子信道使用个数m₀，计算出各自未归一化的预编码矩阵P_i，再计算所述预编码矩阵P_i的范数，并将计算出的范数发送给基站；

(4)基站比较接收到的范数，得到应调度的认知用户编号ξ；

(5)授权用户构造出预编码矩阵P₀，基站将激活信号发送给应调度的认知用户；

(6)收到激活信号的认知用户对编号ξ的认知用户的预编码矩阵P_ξ的每列进行单位化并得到激活认知用户归一化的预编码矩阵P′_ξ；