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专利号: 2017112433445
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,包括:S1、将次用户的第一预编码矩阵Vi分解为第一干扰消除参数Gi和第二预编码矩阵 将第一干扰抑制矩阵Ui分解为第二干扰消除参数Bi和第二干扰抑制矩阵S2、令主用户与次用户之间的干扰为零,求解第一干扰消除参数Gi和第二干扰消除参数Bi;

S3、在消除了主用户与次用户之间干扰的的情况下,使用交替迭代法求解出最优的第二预编码矩阵、第二干扰抑制矩阵及功率分配Pi。

2.根据权利要求1所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述将次用户的第一预编码矩阵Vi分解为第一干扰消除参数Gi和第二预编码矩阵将第一干扰抑制矩阵Ui分解为第二干扰消除参数Bi和第二干扰抑制矩阵 包括:预编码矩阵: i=Kp+1,Kp+2,…,K;

干扰抑制矩阵: i=Kp+1,Kp+2…,K;

其中,Kp为主用户的用户数,K为主用户与次用户的用户数之和。

3.根据权利要求1所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述令主用户与次用户之间的干扰为零,求解第一干扰消除参数Gi和第二干扰消除参数Bi包括:其中

且i=Kp+1,Kp+2,…,K,j=1,2,…,Kp;

若令

Gi取Li的零空间,且维数为 的维数为

Bi取Oi的零空间,且维数为 的维数为

其中, 为Uj的转置共轭矩阵, 为Bi的转置共轭矩阵,Hij是发送端j到接收端i的信道矩阵,Hik表示用户k到接收端i的信道矩阵,Hki表示用户i到接收端k的信道矩阵,其中k∈[1,Kp],Kp为主用户的用户数,VKp表示第Kp个用户的的预编码矩阵,Mi表示用户i发送端的天线数,di表示用户i的自由度,Ni表示用户i接收端的天线数,dj表示用户j的自由度,Hji是发送端i到接收端j的信道矩阵,上标H表示矩阵的转置共轭矩阵,K表示总的用户数。

4.根据权利要求1所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述交替迭代法包括:首先通过满足主用户与次用户之间干扰对齐成立条件,即消除主用户与次用户之间干扰,求出次用户的第一干扰参数Gi和第二干扰参数Bi,交替迭代过程如下:

101、开始迭代求解消除次用户间干扰的次用户预编码 干扰抑制矩阵 及每个用户所分配的功率pi,设置迭代的收敛阈值z及系统总功率Pt;

0

102、令n=1,初始化功率分配pi与干扰抑制矩阵 以及与预编码矩阵 求此时f;

103、固定功率分配、干扰抑制矩阵,利用最小干扰泄漏算法求此时最优第二预编码矩阵;

104、在反向通信中,利用信道互易性,固定功率分配、预编码矩阵求此时最优第二干扰抑制矩阵;

105、固定第二干扰抑制矩阵、第二预编码矩阵,利用最大和容量算法求此时最优功率分配;

106、利用所求功率分配与干扰抑制矩阵以及与预编码矩阵求fn;

107、当|fn-fn-1|≤z迭代结束,否则令n=n+1并返回步骤103;

其中,n为迭代次数,f0表示初始的信道容量,z表示收敛阈值,fn=Cn表示第n次迭代时的信道容量。

5.根据权利要求4所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述固定定功率分配、干扰抑制矩阵,利用最小干扰泄漏算法求此时最优第二预编码矩阵为:其中,pi为用户i的功率, 为第二干扰矩阵, 为第二预编码矩阵,Gi表示第一干扰消除参数,Bi表示第二干扰消除参数,Hij是发送端j到接收端i的信道矩阵,Hij是发送端i到接收端j的信道矩阵,sj是发送端i的发送信号,Rdi表示di个最小特征值对应的特征向量,i∈[1,K],j∈[Kp+1,K],j≠i,上标H表示矩阵的转置共轭矩阵。

6.根据权利要求4所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述利用信道互易性,固定功率分配、预编码矩阵求此时最优第二干扰抑制矩阵为:其中,pi为用户i的功率, 为第二干扰矩阵, 为第二预编码矩阵,Gi表示第一干扰消除参数,Bi表示第二干扰消除参数,Hji是发送端i到接收端j的信道矩阵,Hij是发送端j到接收端i的信道矩阵,sj是发送端i的发送信号,i∈[1,K],j∈[Kp+1,K],j≠i, 表示di个最小特征值对应的特征向量,上标H表示矩阵的转置共轭矩阵。

7.根据权利要求4所述的一种基于认知网络中动态功率分配的干扰对齐方法,其特征在于,所述固定第二干扰抑制矩阵、第二预编码矩阵,利用最大和容量算法求此时最优功率分配包括:为了求解功率分配,固定最优的预编码矩阵和干扰抑制矩阵,需要满足条件:由凸优化可知上式的最优问题可以通过拉格朗日乘数法解决:

其中,是拉格朗日乘子且 不等于0,令 得到:

令 得到:

将上式写成矩阵的形式为:

化简得:

其中,bki为干扰信号功率系数矩阵, bki表示第i个用户对第k个用户的干扰信号功率系数,表示为 bkk为期望信号功率系数矩阵,bkk表示用户k的期望信号功率系数,表示为 k,i∈[1,K],Uk表示用户k的干扰抑制矩阵,Hki表示发送端i到接收端k的信道矩阵,Vki表示发送端i到接收端k的预编码矩阵, 表示矩阵的范数,K为主用户与次用户的用户数之和,C为信道容量,I为单位矩阵,pi表示用户i的功率,Hkk表示发送端k到接收端k的信道矩阵,Hki表示发送端i到接收端k的信道矩阵,Vkk表示发送端k到接收端k的期望信号的预编码矩阵,Vki表示发送端i到接收端k的期望信号的预编码矩阵,Pt表示系统总功率,上标H表示矩阵的转置共轭矩阵。