認知MIMO系統(tǒng)下行鏈路干擾抑制算法研究.pdf

1、隨著無線應用的飛速發(fā)展,無線頻譜資源作為一種不可再生的資源,其稀缺性日漸彰顯。而調查發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的固定頻譜分配方式占用了大量已有頻段,但是其頻譜利用率卻處在一個較低的水平,因此認知無線電(Cognitive Radio,CR)技術在最近幾年得到了廣泛的研究和關注。作為一種能夠有效解決無線頻譜稀缺難題的新技術,認知無線電允許多個認知用戶(Secondary User,SU)在不影響授權用戶(Primary User,PU)正常通信的前提下,

2、以較低的優(yōu)先級接入并共享已授權頻段,通過對授權頻段進行“二次利用”來提高頻譜資源利用率,現(xiàn)已成為無線通信技術的一個發(fā)展趨勢。
　　為了進一步的提高系統(tǒng)容量,充分結合空頻域資源,可以將多天線技術(MIMO)和認知無線電技術結合起來,即在基站發(fā)射端和認知用戶/授權用戶接收端配置多副天線,利用多天線帶來空間自由度和復用增益的提升來進一步提高認知系統(tǒng)的性能。然而,多天線傳輸必然會給系統(tǒng)帶來更大的共道干擾,因此干擾抑制成為多天線技術應用的關

3、鍵。傳統(tǒng)的多用戶MIMO干擾抑制算法普遍計算復雜度較高,對天線數(shù)目有嚴格要求,并且沒有區(qū)分用戶的優(yōu)先級;而在認知MIMO系統(tǒng)中必須優(yōu)先保證授權用戶的通信質量,并且認知鏈路傳輸要對授權鏈路通明,這使其成為一個耦合優(yōu)化問題,值得進一步研究與改進。
　　本論文基于認知MIMO網絡下行鏈路系統(tǒng)模型,旨在針對認知用戶對授權用戶以及認知用戶之間的干擾抑制算法進行研究,以實現(xiàn)認知技術下的多用戶頻譜共享。本文首先對多天線系統(tǒng)中幾種傳統(tǒng)的干擾抑制算

4、法進行了深入的研究和對比分析,之后利用信道矩陣降維、廣義Rayleigh商以及最大信漏噪比(SLNR)等理論提出了一種適用于認知MIMO系統(tǒng)的波束形成設計,理論和仿真分析證明本算法能夠突破傳統(tǒng)干擾抑制算法對發(fā)射天線和接收天線數(shù)目的約束,并且能夠在保障授權用戶高質量通信的前提下提高認知系統(tǒng)的信道容量和系統(tǒng)性能。此外,在每個認知用戶傳輸多流數(shù)據(jù)的場景下,基于矩陣同時對角化和SVD分解提出了一種改進的預編碼算法,理論分析表明對比原有的干擾抑制