文档介绍：
认知无线电网络基于 MIMO 的新型频谱共
享算法#
孔雪刚,高锦春**
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(北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室)
摘要:针对运用 MIMO 波束成形技术的认知无线电网络提出一种新的发送预编码算法和两
种频谱共享算法,综合利用了信道信息和主系统的发送预编码向量和接收滤波向量的信息,
在无频谱空闲时从系统实现频谱共享。相比于传统的联合频谱共享算法,两种改进算法的认
知系统吞吐率大大提高。提出的 CBS 遍历法效果最好但运算复杂度相对较高,随机法的效
果较 CBS 遍历法稍差,但运算复杂度很低。最后又将所有的算法都推广到了多用户的场景
中。
关键词:认知无线电;MIMO;波束成形;发送预编码;遍历法;随机法;
中图分类号:
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MIMO Based New Spectrum Sharing in Cognitive Radio
Networks
KONG Xuegang, GAO Jinchun
(Key Lab of Universal munications. Ministry of Education, Beijing University of
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Posts and munications)
Abstract: A new MIMO beamforming based algorithm of precoding and two spectrum sharing
algorithms in cognitive works are proposed. By using the information of both the channel and
the precoding vector and receiving vector of the primary system, this algorithm can carry out spectrum
sharing under the condition that no idle spectrum resource is available. Compared with tradition joint
spectrum sharing, two proposed algorithms could improve the system throughput greatly. In the two
proposed algorithms, the CBS traversal algorithm could achieve optimal throughput with high
complexity, while the random algorithm has suboptimal throughput with plexity. In the end,
all algotithms are extend to muti-user scenario.
Key words: cognitive radio; MIMO; beamforming; precoding; traversal algorithm; random algorithm
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0 引言
随着无线通信的不断发展,传统的固定频谱分配方式造成了频谱资源日益紧张[1]。针
对这种现状,人们提出了认知无线电的概念。在认知无线电系统中,从用户可以在不影响主
用户正常通信的情况下使用分配给主用户的频谱[2]。目前认知无线电系统的接入方式主要
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有两种。第一种是零干扰接入,认知用户(Cognitive User)在检测到主用户频谱处于空闲
状态时进行通信,当主用户到来时,从用户即刻退出,从而确保不对主用户产生任何干扰[3]。
第二种是干扰受限接入,即从用户在主用户通信时也可以接入,但要保证其对主用户的干扰
低于某一预先规定的值[4]。文献[5]和文献[6]基于这一原则设计了一种贪婪频谱分配算法。
而目前,为了进一步提高认知无线电系统的频谱利用率,一部分研究将 MIMO(Multi Input
Multi Output)技术应用到认知无线电系统中来[7][8],从而实现了认知用户在主用户通信时进
行接入也能达到对主用户零干扰的效果,并以此为基础设计了一些频谱共享和资源管理的方
基金项目:国家科技重大专项(2012ZX03003001-004)
作者简介:孔雪刚(1988),男,硕士研究生,无线通信
通信联系人:高锦春(1964),女,教授,无线通信. E-mail: ******@bupt.
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法。文献[9]针对 MIMO 认知无线电系统提出了一种发送预编码和接收