[发明专利]认知无线电网络中的一种全双工协作非正交多址接入方法

说明书

认知无线电网络中的一种全双工协作非正交多址接入方法，能够确保认知用户准确学习周围环境，充分利用客观存在的频谱空穴，并获得更好的系统性能，属于信息与通信技术领域。本发明包括：在认知无线电网络中，认知用户D₁进行频谱检测，当检测到主用户D₂，认知用户D₁需要把接收到的主用户D₂的信号译码出来，并将自己及主用户想要发送的信息一起以NOMA叠加信号的形式传输给基站BS，当未检测到主用户，认知用户会用自己所有的功率传输自己的信号传输至基站BS；认知用户D₁采用全双工的工作模式：信号传输和频谱检测同时进行；基站BS对主用户和认知用户信号进行译码检测。

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，具体涉及认知无线电网络中的一种用户中继采用全双工工作模式的协作非正交多址接入方法。

背景技术

为了能够获得更高的频谱利用率，认知无线电(cognitive radio,CR)技术已经成为第五代(the fifth generation,5G)移动通信网络的一个关键技术。认知网络(cognitive radionetwork,CRN)可以分为两类：overlay模式和underlay模式。二者相比，采用了频谱检测技术的overlay由于充分利用了实际系统中客观存在的频谱空穴，性能更优。而它却不能像underlay那样能够保证认知用户(secondary user,SU)随时接入授权信道。经分析，认为overlay模式的缺点有三。第一，每一个时间周期都拆分为感知时间段和传输时间段。前者会导致时间资源的浪费和系统性能的损失，传输时间段中认知用户可能对主用户(primary user,PU)造成不可避免的干扰。第二，overlay模型从逻辑上讲是说不通的。主用户的授权频段是没有道理白白给认知用户使用的，何况还可能由于漏检情况的存在受到干扰的影响。第三，认知用户必须找到频谱空穴才能接入并传输信号。所以认知用户无法随时接入信道，会导致寻找空穴阶段出现的时延甚至通信中断的情况。

为了获得更高的频谱利用率，NOMA技术也发展成为了5G网络的关键技术。接收端采用串行干扰消除方法(successive interference cancellation,SIC)。在无线网络中，协作通信由于可以提供空间分集增益，削弱衰落的影响，同样受到了广泛的关注。因此，协作通信和NOMA技术的结合可以进一步提升系统在容量和可靠性方面的效率。现有的多数协作NOMA(cooperative NOMA,CNOMA)技术采用的是半双工(half-duplex,HD)协作方式。因而，CNOMA本应获得的容量和可靠性的提升是在由HD协作过程中的额外时间资源开销导致的频谱利用率降低的代价下达成的。而这样的代价可能削弱甚至完全损失掉协作通信的频谱利用率增益。

现有认知无线电网络存在以下三个问题。第一，每一个时间周期都拆分为感知时间段和传输时间段。前者会导致时间资源的浪费和系统性能的损失，传输时间段中认知用户可能对主用户造成不可避免的干扰。第二，overlay模型从逻辑上讲是说不通的。主用户的授权频段是没有道理白白给认知用户使用的，何况还可能由于漏检情况的存在受到干扰的影响。第三，认知用户必须找到频谱空穴才能接入并传输信号。所以认知用户无法随时接入信道，会导致寻找空穴阶段出现的时延甚至通信中断的情况。

发明内容

针对上述不足，本发明提供能够确保认知用户准确学习周围环境，充分利用客观存在的频谱空穴，并获得更好的系统性能的认知无线电网络中的一种全双工协作非正交多址接入方法。

本发明的认知无线电网络中的一种全双工协作非正交多址接入方法，所述方法包括如下步骤：

S1、在认知无线电网络中，认知用户D₁首先根据预设的虚警概率，获取进行能量检测时的检测门限λ^FD；

S2、认知用户D₁对主用户D₂信号进行不间断的频谱检测，获取检测统计量y_ED；