一种认知MIMO通信系统的两级预编码的设计方法

摘要

本发明一种认知MIMO通信系统的两级预编码的设计方法，涉及认知MIMO通信系统技术领域。本发明在认知MIMO通信系统中，认知用户采用伺机接入方式使用主用户的空间子信道，通过干扰对齐方法降低认知用户对主用户产生的干扰；通过认知用户各发送端的预编码设计实现干扰对齐。主用户的传输性能靠其传输信道矩阵奇异值分解设计预编码矩阵，并利用注水法实现其发送端功率分配；对认知用户的发送端进行两级预编码设计，第一级预编码用于把认知用户对主用户产生的干扰对齐到主用户未用的空间子信道上，第二级预编码用于提升认知用户的传输性能。采用两级预编码的设计方法在降低认知用户对主用户干扰的情况下，同时保证了认知用户的传输性能。

主权项

一种认知MIMO通信系统的两级预编码的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：a）设定通信场景中有一个主用户，k个认知用户；主用户和认知用户的发送端和接收端均采用多天线；主用户发送端和接收端天线数均设为M，认知用户发送端和接收端天线数均设为N；b）对主用户的传输信道矩阵H₀₀进行奇异值分解，得到主用户的M个并行的空间子信道，并且其中，传输信道矩阵H₀₀的奇异值λ₁，λ₂，λ₃，……，λ_M满足λ₁>λ₂>λ₃…>λ_M；对角阵(λ₁,λ₂,…,λ_M)是M行*M列的；上标H表示矩阵共轭转置运算；c）设定H₀₀的右奇异矩阵的共轭转置矩阵V₀为主用户发送端的预编码矩阵；d）设定H₀₀的左奇异矩阵U₀为主用户接收端的后处理矩阵；e）对主用户发送端的M个空间子信道依据注水法进行功率分配，得到主用户的M个并行的空间子信道的功率分配矩阵P，P=diag｛p₁,p₂,…,p_M｝为M行*M列的对角阵，其中，i=1,…,M，σ²为噪声功率，λ_i为传输信道矩阵H₀₀奇异值分解后的第i个奇异值，β为注水算法中的拉格朗日乘子，函数(x)⁺=max(x,0)表示取实数x和0的最大值运算；根据功率分配结果构造对角阵Q，Q=diag｛q₁,q₂,…,q_M｝，其中，i=1,…,M，其中上标“+”表示函数(x)⁺运算；功率分配矩阵P中元素p_i≠0，i=1,…,M，所对应的空间子信道称为主用户已用空间子信道，p_i=0，i=1,…,M，所对应的空间子信道称为主用户未用空间子信道；f）对认知用户发送端进行两级预编码矩阵的设计，将认知用户传输过程中对主用户的干扰对齐到步骤e）中主用户未用空间子信道中。