多用戶(hù)認(rèn)知MISO系統(tǒng)中預(yù)編碼與功率分配方案的研究.pdf

1、新一代的通信系統(tǒng)應(yīng)該具有高頻譜效率和高傳輸速率。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電技術(shù)能夠解決無(wú)線(xiàn)頻譜資源相對(duì)匱乏的問(wèn)題,通過(guò)檢測(cè)頻譜空洞并加以合理分配,從而有效地提高了無(wú)線(xiàn)頻譜的使用效率。多用戶(hù)多輸入單輸出(multiple input single output,MISO)技術(shù)在時(shí)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(shí)滿(mǎn)足移動(dòng)平臺(tái)天線(xiàn)尺寸限制。利用空間維度的復(fù)用鏈路在不需要占用額外頻譜資源的情況下實(shí)現(xiàn)傳輸速率的提升。因此,將多用戶(hù)MISO技

2、術(shù)應(yīng)用到認(rèn)知無(wú)線(xiàn)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(jìn)一步提高頻譜效率。本文主要針對(duì)多用戶(hù)認(rèn)知MISO系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行預(yù)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(hù)認(rèn)知MISO系統(tǒng)傳輸速率,給出一種基于預(yù)編碼的用戶(hù)選擇算法。假設(shè)信道狀態(tài)信息已知,算法采用零空間理論消除對(duì)主用戶(hù)干擾和優(yōu)化迫零(zero-forcing,ZF)預(yù)編碼技術(shù)消除認(rèn)知用戶(hù)間干擾。考慮發(fā)射功率限制,依次選擇認(rèn)知用戶(hù)

3、進(jìn)行注水功率分配實(shí)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(fù)雜度。數(shù)值分析表明,算法系統(tǒng)的傳輸速率與主用戶(hù)的干擾門(mén)限大小無(wú)關(guān),且比采用近正交用戶(hù)選擇算法的系統(tǒng)傳輸速率高4-6bps/Hz。當(dāng)發(fā)射功率限制為10dB時(shí),在相同條件下使用優(yōu)化ZF預(yù)編碼的傳輸速率比使用ZF預(yù)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(yù)編碼方法應(yīng)用于多

4、用戶(hù)認(rèn)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(rèn)知用戶(hù)間的干擾,導(dǎo)致其功率分配是一個(gè)非凸優(yōu)化問(wèn)題。為有效求解該問(wèn)題,利用遺傳算法分別進(jìn)行正則參數(shù)和功率矢量的優(yōu)化,在滿(mǎn)足基站發(fā)射功率約束以及對(duì)主用戶(hù)干擾門(mén)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(dāng)信噪比為20 dB,認(rèn)知用戶(hù)數(shù)為6時(shí),相對(duì)于ZF