分布式MIMO CR系統(tǒng)預(yù)編碼與功率分配的聯(lián)合優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信設(shè)備的日益更新，以及無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線通信對(duì)頻譜資源的需求猛增。然而，傳統(tǒng)的固定分配頻譜策略導(dǎo)致頻譜效率低下。在這種情況下，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)作為一種提高頻譜效率的方法，引起了專(zhuān)家學(xué)者的廣泛關(guān)注。認(rèn)知用戶(hù)與授權(quán)用戶(hù)共享頻譜是通過(guò)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，而這種共享的前提是認(rèn)知用戶(hù)不影響授權(quán)用戶(hù)的正常通信。因此，認(rèn)知用戶(hù)功率分配算法對(duì)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用有著重要意義。
　　在多天線分布式認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中，沒(méi)有協(xié)調(diào)認(rèn)知用

2、戶(hù)的中央處理器，每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)還需要同其他認(rèn)知用戶(hù)競(jìng)爭(zhēng)使用相同的頻譜資源。因此，認(rèn)知用戶(hù)功率分配算法是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題通常是利用非合作博弈的方法進(jìn)行求解的。當(dāng)每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)都選擇對(duì)自身最合適的功率分配策略時(shí)，該認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)將達(dá)到均衡狀態(tài)，而每個(gè)認(rèn)知用戶(hù)將獲得穩(wěn)定的速率。但是，在多天線分布式認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中，單純使用認(rèn)知用戶(hù)功率分配算法，只能有效地控制認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)中的用戶(hù)干擾，而不能很好地消除這種干擾。為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)一步

3、提高認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的性能，本論文采用了預(yù)編碼與功率分配的聯(lián)合優(yōu)化算法。
　　首先，本論文構(gòu)建了多用戶(hù)功率分配的非合作博弈模型，并利用認(rèn)知用戶(hù)已知的完美信道狀態(tài)信息建立預(yù)編碼矩陣，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼與功率分配的聯(lián)合優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，該算法有效地提高了認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的性能。事實(shí)上認(rèn)知用戶(hù)很難獲取完美信道狀態(tài)信息。因此，本論文研究了兩種非完美信道狀態(tài)信息對(duì)認(rèn)知用戶(hù)的影響。第一，認(rèn)知用戶(hù)之間的非完美信道狀態(tài)信息通過(guò)多用戶(hù)干擾影響認(rèn)知用戶(hù)

4、的通信質(zhì)量。仿真結(jié)果表明，隨著信道誤差不斷增大，認(rèn)知用戶(hù)之間的干擾逐漸增大，認(rèn)知用戶(hù)速率和逐漸減小。第二，認(rèn)知用戶(hù)與授權(quán)用戶(hù)之間的非完美信道狀態(tài)信息通過(guò)授權(quán)用戶(hù)約束條件影響認(rèn)知用戶(hù)的發(fā)射功率。在這種影響下，認(rèn)知用戶(hù)的發(fā)射功率很低，認(rèn)知用戶(hù)不能進(jìn)行有效的通信。為了盡可能減小這種影響，本論文將整體信道狀態(tài)信息分成多個(gè)局部信道狀態(tài)信息，并利用這些信息找出了一種干擾消除能力較好的預(yù)編碼矩陣。仿真結(jié)果表明，認(rèn)知用戶(hù)通過(guò)預(yù)編碼矩陣減小了其對(duì)授權(quán)用戶(hù)