[发明专利]一种针对并发频谱访问模型的非合作式二级用户接收机

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种针对并发频谱访问模型的非合作式二级用户接收机。本发明设计了一种全新的接收机框架，包含线性估计模块，解调与译码模块，聚类模块这三个模块，模块间迭代传输信息，高效地恢复在强干扰影响下的目标信号。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及5G无线通信中认知无线电(Cognitive Radio)领域在并发频谱访问(concurrent spectrum access,CSA)场景下，针对并发频谱访问模型的非合作式二级用户接收机。

背景技术

用于无线通信系统的无线频谱是非常宝贵的资源，固定频谱访问(fixedspectrum access,FSA)法令规定了只有授权用户有权使用分配给它的频谱资源，即便该用户并未使用分配给它的频谱，其他未授权用户也不能使用该频谱。然而联邦通信委员会的一份报告显示，使用固定频谱分配策略的频谱利用率在15％-85％之间。为了改善频谱低效利用的状况，保持无线通信产业的可持续发展，动态频谱接入(DSC)应运而生。

在动态频谱接入中，一些频谱被分配给主用户，这些频谱优先供主用户使用；当主用户暂时不使用该频谱时，二级用户可以使用该频段或者二级用户可以在不影响主用户通信的情况下共用频谱资源。

为了实现动态频谱接入，二级用户需要感知无线环境，拥有这一能力的二级用户被称为认知无线电或者认知无线电用户。二级用户的感知有多种，例如感知主用户处于开或者关的状态；又或者预测主用户通信带来的干扰的功率大小。然而，获取无线环境的过程复杂而又代价高昂，因为这一过程涉及频谱感知，自动学习，用户协同，建模，推断。

不同的感知能力的认知无线电系统可以有不同的方式接入无线频谱，主要有两种模型被广泛研究。一种是机会主义接入(opportunistic access,OSA)模型，这种模型中，二级用户感知主用户开关状态，并且接入主用户未使用的闲置频段。另一种是并发频谱访问(concurrent spectrum access,CSA)模型，这种模型下二级用户感知到主用户通信能量强弱，控制二级用户之间通信的信号功率以保证不影响主用户通信。二级用户的接收机的目标是在干扰信号s存在的情况下，从接收到的信号y中，恢复出矩阵x。实现这一目标面临两大困难：其一是为了保证主用户通信不受影响，二级用户为功率受限系统，换言之主用户带来的干扰信号s的功率将会远远大于二级用户接收到的信号x。因此如果只是简单将干扰视为噪声，二级用户接收机在极低信噪比下的工作性能将会很糟糕；此外由于二级用户与主用户系统间缺乏合作，二级用户接收机对于主用户信号的信道编码方式，信道系数并不知晓，这使得传统的相干检测译码方法不能被用于恢复s以便从y中消除干扰的影响。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提供一种针对并发频谱访(CSA)模型的非合作式二级用户接收机，该接收机仅需极其有限有关干扰信号的先验信息，即主用户通信信号所使用的调制方式，就能有效工作。

本发明所采用的技术方案为：

考虑一个典型的认知无线电系统，二级用户与二级用户基站在主用户系统的干扰下进行通信，如图1所示，假设在每一个字块传输的过程中，信道保持不变，每一个传输字块包含N个符号，主用户系统与二级用户系统在符号水平上保持同步，则二级用户接收机收到的离散信号为：

y＝hx+gs+w∈C^N×1

式中，w∈C^N×1表示信道加性噪声，x∈C^N×1是来自二级用户发送机的信号，s∈C^N×1是来自主用户的干扰信号，h∈C是二级用户发送机到二级用户接收机之间的信道系数，g∈C是主用户发送机到二级用户接收机之间的信道系数；