[发明专利]基于多目标优化的频谱池干扰抑制方法

说明书

 

一、     技术领域：

本发明涉及的是认知无线电频谱池多用户间干扰抑制技术范畴，具体涉及的是基于多目标优化的频谱池干扰抑制方法。

二、背景技术：  

传统的无线频谱分配方案是将大部分的频谱以授权方式分配给无线电业务部门，而剩余小部分频谱作为公用的非授权频谱。这种静态频谱分配方案导致授权频段利用率低下而其他用户又无法使用空闲频段的矛盾。基于动态频谱访问理念的认知无线电技术能够将暂时空闲的频谱资源加以利用，极大地改善目前这种频谱资源的紧张状况。频谱池是认知无线电中最有效的频谱使用技术。频谱池的思想是将分配给不同业务的授权频谱合并成一个公共的频谱池，认知用户（次用户）可临时使用频谱池中未被授权用户（主用户）占用的空闲频谱。

目前，在实际的无线环境中，多径衰落信道中，频谱池授权用户和认知用户信号的正交性遭到破坏，使得频谱池中共存的授权用户与认知用户之间产生严重的ICI（Inter-carrier Interference），导致授权用户通信质量下降。不干扰授权用户数据传输是实际认知无线电系统必须考虑的前提条件。为此，需要通过屏蔽认知用户子载波，减少对授权用户信号的干扰。

屏蔽子载波的方式主要可分为：屏蔽相邻载波和屏蔽被选择载波两种。

屏蔽相邻子载波的方式是屏蔽授权用户子载波相邻的认知用户子载波，不经处理和选择，并不能达到抑制干扰的最优效果。

屏蔽被选择载波方式是先对认知用户的子载波干扰能量进行判断，选择某些子载波进行屏蔽，虽然这种方法在抑制干扰方面能取得较好的效果，但是，这种方式没有考虑认知用户传输率的需求，会导致认知用户传输质量大幅下降。

三、发明内容：

本发明的目的是提供基于多目标优化的频谱池干扰抑制方法，它用于解决现有认知无线电频谱池多用户干扰抑制方法中存在的无法保障认知用户数据传输质量的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于多目标优化的频谱池干扰抑制方法如下：

步骤一、在频谱池中，确定影响授权用户的平均ICI能量，描述公式为：

其中，和的范围由滤波器的长度决定，是信道的额外延迟， 和分别是调制授权用户第和认知用户第个子载波使用的滤波器函数；是授权用户的子载波数，是认知用户的子载波数，，是第个滤波器的级数；

步骤二、获得认知用户第个子载波对授权用户产生的平均ICI能量，描述公式为： 

                             

其中，调制授权用户子载波所用的滤波器为，，调制认知用户子载波所用的滤波器为，；和的范围由滤波器的长度决定，是信道的额外延迟， 和分别是调制授权用户第和认知用户第个子载波使用的滤波器函数；是授权用户的子载波数，，是第个滤波器的级数；

步骤三、确定产生Max的子载波，该子载波就是获得的最大干扰子载波；

步骤四、通过多目标优化模型，以为权重参数，通过综合考量认知用户和授权用户的传输需求，判断选择最优数量的最大干扰子载波进行屏蔽；多目标优化模型如下：

                                           

 

其中，是权重参数，是认知用户的子载波数，是屏蔽子载波数，是能量函数，是数据传输率函数。

上述方案多目标优化模型中，以授权用户干扰能量为优化目标1，以认知用户数据传输率为优化目标2，

描述公式为：                                其中，是授权用户的子载波数。

的描述公式为：                                   

其中，是分配给第个子载波的比特数。

有益效果：

本发明所提出的基于多目标优化的频谱池干扰抑制方法通过数学多目标优化方法，以减少授权用户干扰能量和保障认知用户数据传输需求为优化目标来确定最优的屏蔽子载波数目，再选择最大干扰子载波进行屏蔽，这样可以很好的抑制频谱池多用户间干扰，还能保障多用户的数据传输质量。此方法将在频谱池干扰抑制方面有重要的应用价值。

四、附图说明

图1是本发明屏蔽最大干扰载波示意图，该图反映了频谱池授权用户和认知用户载波共存状况和屏蔽子载波的选择情况；

图2是本发明的基于多目标优化的频谱池消除干扰示意图。

五、具体实施方式：