多用戶認知MISO系統(tǒng)中預編碼與功率分配方案的研究.pdf

1、新一代的通信系統(tǒng)應該具有高頻譜效率和高傳輸速率。認知無線電技術(shù)能夠解決無線頻譜資源相對匱乏的問題,通過檢測頻譜空洞并加以合理分配,從而有效地提高了無線頻譜的使用效率。多用戶多輸入單輸出(multiple input single output,MISO)技術(shù)在時間維度和頻率維度的基礎(chǔ)上,又增加了空間維度的概念,同時滿足移動平臺天線尺寸限制。利用空間維度的復用鏈路在不需要占用額外頻譜資源的情況下實現(xiàn)傳輸速率的提升。因此,將多用戶MISO技

2、術(shù)應用到認知無線電系統(tǒng)中,不僅在系統(tǒng)傳輸速率和性能方面有很大的改善,而且能夠更進一步提高頻譜效率。本文主要針對多用戶認知MISO系統(tǒng)環(huán)境進行預編碼及功率分配方案的研究,主要工作概括如下:
　　第一,為提高多用戶認知MISO系統(tǒng)傳輸速率,給出一種基于預編碼的用戶選擇算法。假設信道狀態(tài)信息已知,算法采用零空間理論消除對主用戶干擾和優(yōu)化迫零(zero-forcing,ZF)預編碼技術(shù)消除認知用戶間干擾。考慮發(fā)射功率限制,依次選擇認知用戶

3、進行注水功率分配實現(xiàn)最大化系統(tǒng)傳輸速率。此外,在迭代中采用LQ分解減少算法復雜度。數(shù)值分析表明,算法系統(tǒng)的傳輸速率與主用戶的干擾門限大小無關(guān),且比采用近正交用戶選擇算法的系統(tǒng)傳輸速率高4-6bps/Hz。當發(fā)射功率限制為10dB時,在相同條件下使用優(yōu)化ZF預編碼的傳輸速率比使用ZF預編碼的傳輸速率高約1 bps/Hz。
　　第二,將正則信道求逆(regularized channel inversion,RCI)預編碼方法應用于多

4、用戶認知MISO系統(tǒng)中,可較好地克服信道傳輸矩陣的病態(tài)性。由于該方法引入認知用戶間的干擾,導致其功率分配是一個非凸優(yōu)化問題。為有效求解該問題,利用遺傳算法分別進行正則參數(shù)和功率矢量的優(yōu)化,在滿足基站發(fā)射功率約束以及對主用戶干擾門限的條件下,最大化系統(tǒng)傳輸速率,提出一種基于遺傳算法的功率分配方案。數(shù)值分析也表明,該方案比連續(xù)幾何規(guī)劃功率分配方案的系統(tǒng)傳輸速率高0.1-1.0 bps/Hz。當信噪比為20 dB,認知用戶數(shù)為6時,相對于ZF