認知MIMO系統(tǒng)預編碼方案設計與評估.pdf

1、在無線通信技術飛速發(fā)展的同時，頻譜資源的緊張成為抑制無線通信發(fā)展的瓶頸，認知無線電技術的提出為緩解頻譜緊張帶來了新的契機，然而認知無線電系統(tǒng)的引入，會對原有的已授權系統(tǒng)造成一定干擾。MIMO系統(tǒng)中采用預編碼技術可以有效抑制干擾，因此，在認知無線電系統(tǒng)中采用預編碼技術可以有效的抑制認知系統(tǒng)對已授權系統(tǒng)的干擾。本文對認知MIMO系統(tǒng)中的預編碼技術進行了研究，引入信道估計誤差，設計了適用于認知系統(tǒng)的魯棒性預編碼，有效的抑制了認知系統(tǒng)對授權系統(tǒng)

2、的干擾，優(yōu)化了認知系統(tǒng)的性能。本文主要工作包括如下方面：
　　1.研究了認知 MIMO系統(tǒng)中基于干擾消除的預編碼設計方法，重點研究了認知MIMO系統(tǒng)中的認知迫零預編碼和認知塊對角化預編碼，給出了兩種預編碼的具體實現(xiàn)過程。同時對這兩種預編碼算法進行了詳細的仿真和評估，驗證了算法的性能。仿真表明，迫零預編碼和塊對角化預編碼可以完全消除認知系統(tǒng)對授權用戶的干擾。
　　2.針對認知系統(tǒng)獲取的認知基站與授權用戶和認知用戶之間的信道狀態(tài)

3、信息可能存在信道估計誤差的問題，研究了認知系統(tǒng)魯棒性預編碼技術，針對單認知用戶系統(tǒng)設計了一種適用于認知MIMO系統(tǒng)的魯棒性預編碼方案。該方案在設計過程中從保證用戶正常工作概率的角度引入認知基站與授權用戶和認知用戶之間的信道估計誤差，在保證授權用戶與認知用戶均能正常工作的前提下，最小化認知基站端的發(fā)射功率，降低對授權用戶的干擾。仿真結果表明，在滿足授權用戶與認知用戶正常工作的條件下，該方法需要認知基站發(fā)射的功率比采用迫零預編碼算法與塊對角

4、化算法均要低。在同樣的發(fā)射功率情況下該方案的容量較高，驗證了該算法的有效性。當信道估計值存在一定誤差時，算法依然有效。
　　3.針對多用戶認知MIMO系統(tǒng)，本文設計了一種基于不完全信道狀態(tài)信息的多用戶魯棒性預編碼方案，預編碼設計過程中對使用誤差有界的方法對問題進行建模和分析，利用凸優(yōu)化理論建立和完成魯棒性預編碼設計。該預編碼設計方案在系統(tǒng)信道估計誤差最差的情況下依然能夠保證授權用戶和認知用戶正常工作，具有一定的魯棒性。通過仿真驗證