[发明专利]一种认知分布式天线系统的频谱拍卖方法

说明书

本发明公开了一种认知分布式天线系统的频谱拍卖方法，该方法利用分布式天线为认知次用户(SU)提供通信服务，建立认知分布式天线下频谱拍卖模型，利用认知分布式天线技术优势，通过分析不同分布式天线服务的不同SU之间干扰情况，使同一主用户（PU）的授权频段在多个SU之间复用，建立拍卖目标函数，在满足认知分布式天线下SU之间干扰限制下最大化PU的收益，实现频率复用。本方法的频谱拍卖结合了具体的技术场景，比现有的频谱拍卖方法更接近实际，便于扩展，并且结合了认知分布式天线系统的优势，能有效控制次用户间的干扰，相比于现有的频谱拍卖方式，能使次用户得到更好的通信质量，达到更高的频谱利用率。

技术领域

本发明涉及认知无线电技术领域，具体涉及一种认知分布式天线系统的频谱拍卖方法。

背景技术

面对无线通信业务需求增加和频谱资源短缺的矛盾，认知无线电中的频谱拍卖将主用户 (PU)所拥有的授权频带通过拍卖分配给次用户(SU)使用，提高频谱利用率。现有的频谱拍卖研究涉及到各方面，但却未考虑将频谱拍卖与其他技术结合，在某一具体场景下进行。

分布式天线作为一种多天线技术，可在不增加频谱带宽的前提下有效提高传输性能，提高频谱利用率。现有的针对分布式天线的研究主要集中在对天线选择，信道容量，天线位置设计等方面。

将分布式天线与认知无线电结合，通过天线分散放置，减小SU与基站之间的距离，降低SU的发射功率，能有效减小对主用户PU的干扰。另外，覆盖区域变大，可使SU更好的检测到PU的授权频带，并且各SU之间可通过空分复用共用同一频带。由于两者结合的技术优势，引起学者的关注。Wendong Ge分析了光载分布式天线的认知无线电资源管理技术，Juntao Zhao针对基于分布式天线的SU系统，提出了分布式天线位置的设计方案，另外又通过天线选择和功率分配来最大化SU的总和速率。Wei Feng提出了基于分布式天线频谱共享的多用户协作传输方案，但是却未有对认知分布式天线系统进行频谱分配的研究。结合上述问题，本发明提出一种在认知分布式天线系统下进行的频谱拍卖方法。结合认知分布式天线和频谱拍卖优势，提高频谱利用率。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种认知分布式天线系统的频谱拍卖方法，利用分布式天线为认知次用户(SU)提供通信服务，建立认知分布式天线下频谱拍卖模型，利用认知分布式天线技术优势，通过分析不同分布式天线服务的不同SU之间干扰情况，使同一主用户(PU)的授权频带在多个SU之间复用，建立拍卖目标函数，在满足认知分布式天线下SU 之间干扰限制下最大化PU的收益，实现频率复用。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种认知分布式天线系统的频谱拍卖方法，包括如下步骤：

(1)构建认知分布式天线系统模型，系统中同时存在PU和K个SU，其中SU需接入PU的授权频带通过分布式天线进行通信，PU通过拍卖将其授权频带分配给各分布式天线下的SU；分布式天线负责对SU信号的收发，通过中心处理单元对信号进行控制和处理；SU被不同分布式天线服务，通过空分复用，同一PU的授权频带可通过不同的分布式天线分配给不同的SU使用；

(2)虽然多个SU可通过空分复用共用同一频带，但相互干扰的SU不能赢得同一频带，因此通过分布式天线间的干扰情况对各SU进行干扰判断，对各SU到各天线的距离设置干扰距离阈值，若小于给定阈值，则SU与被该天线服务的SU相互干扰，否则两SU之间没有干扰，由此构建各SUk和SUl之间的干扰矩阵C＝{c_kl}_K×K，其中k∈{1,2,...,K}， l∈{1,2,...,K}，若c_kl＝1，则SUk和l相互干扰，否则c_kl＝0；