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感知无线电技术能够很好地解决目前存在的频谱匮乏问题,充分利用了空闲频谱资源,极大程度上提高了频谱利用率。由于频率划分和使用政策的约束,授权用户在使用频谱资源时具有优先权,感知用户在使用空闲频谱时不能对授权用户造成干扰或者不能影响授权用户的正常通信。波束赋形技术本质上是一种传输预编码技术,它能够利用空间信道的状态信息或者用户信号的波达方向实现信号的优化传输并且能够提高系统的性能。本文主要研究基于波束赋形降低感知无线电传输中感知用户对授权用户干扰的算法。
首先讨论了自适应波束赋形算法的分类,波束赋形常用的准则,以及常用的波束赋形算法,简单概述感知无线电网络的基本特性和结构,分析了将波束赋形应用于感知无线电网络中的意义和优势。
然后,本文引入感知用户网络和主用户网络共存的系统模型,针对如何完全消除感知用户对主用户的干扰给出了一种基于迫零准则的最佳波束赋形算法。与经典的迫零波束赋形算法比较,该算法既能够消除对主用户的干扰,还能够提高感知用户自身的性能,并且对主用户的性能影响上和迫零波束赋形算法效果近似。仿真结果证明了该算法的性能优势。
最后,给出了一种基于最小SINR约束抑制感知用户对主用户干扰的波束赋形算法,在满足感知用户发射功率约束和接收端最小信干噪比约束的条件下,最小化感知用户对主用户的干扰来设计波束赋形矢量。为解该优化问题,将它转换成为凸优化问题中的半定规划问题,并且利用凸优化工具箱CVX来求解近似最优的波束赋形矢量,另外还采用随机化算法来求解近似最优的波束赋形矢量。仿真结果显示了该算法能够很好地抑制感知用户对主用户的干扰。