[发明专利]一种基于概率控制的认知CDMA通信系统抗干扰方法

摘要

一种基于概率控制的认知CDMA通信系统抗干扰方法，该方法有三大步骤：步骤一：系统模型建立；步骤二：公式推导和问题求解；步骤三：结果分析。本发明通过分析实际问题，明确求解对象、约束条件，建立系统模型；并根据调研结果，对系统模型中的各个量进行公式推导，结合约束条件对问题进行求解，通过软件仿真得到相应的仿真结果，结合相关理论知识，对结果进行分析。它在认知环境下研究码分多址通信，提高频谱的使用率，缓解频谱资源的不足，并将概率控制这种方法特殊的非连续传输方法应用到认知CDMA通信系统中，通过概率控制实现系统性能优化，获得较好的系统抗干扰能力。

主权项

1.一种基于概率控制的认知CDMA通信系统抗干扰方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：系统模型建立该系统模型是在认知这个环境下，对CDMA通信系统中扩频码的选择和分配来实现系统性能的优化，而扩频码的选择又是通过传输概率的求解来实现，所以，将传输概率p作为要求解的对象；常用的能反映通信系统性能的参数有信干燥比、误码率和互信息率，虽然这三个量都能在一定程度上反应认知CDMA通信系统的性能，但是误码率和互信息率在信号与噪声能量之比比较小的范围内比较有效，当信号与噪声能量之比取值较大的时候，这两个量就不能很好的反应系统性能，所以将信干燥比作为研究对象来研究系统的性能；由于在认知CDMA通信系统中存在授权用户和认知用户，所以就会存在针对不同类型用户的SINR进行研究的问题，这里是对认知用户的SINR进行研究，同时将保证授权用户正常工作的前提作为约束条件；所以，建立以认知用户的信干燥比关于认知用户使用的扩频码的传输概率的函数为求解函数，以认知环境中认知用户的和授权用户共存条件和通信系统中认知用户的使用的扩频码本身满足的要求为约束条件的系统模型，如下式（1）所示：maxpiSINRi,i=1,...,K]]>s.t.  I_j<γ_j  ,j=1,…,J    （1）SINR_i>ρ_i1>p_i>0其中，K是认知用户的数量，J是授权按用户的数量，SINR_i表示第i个认知用户的信干燥比，I_j表示第j个授权用户受到来自认知用户的干扰，γ_j表示第j个授权用户能接受的最大干扰门限值，ρ_i表示第i个认知用户能正常工作的最小信干燥比，p_i表示第i个认知用户使用的扩频码的传输概率，表示对右边的对象求关于p_i的最大值，s.t.表示受约束于；步骤二：公式推导和问题求解在认知CDMA通信系统中，发射端信号要经过编码扩频调制，然后经过信道传输，在接收端要使用相应的扩频码对其进行相应的解调和解码，进而得到相应的有用信号；根据调研结果，有用信号经过发送端的编码后以一定的能量被发送出去，发送的信号s_k(t)与发送端的发送码片能量E_k,d、所使用的发送脉冲p(t)、使用的扩频序列c_k,d，v和有效信号x_k,d有关；发送端发送的信号经过信道的传输，会受到一定的干扰，产生衰减，通过对发送信号和所使用的模拟实际信道的仿真信道的研究发现，用一个冲击响应h(τ)加上高斯白噪声干扰项N₀来代替通信信道对信号的作用；在接收端使用抽头数为6的Rake接收机，通过使用相应的扩频序列c_k,d,v进行解扩，由于扩频码的非理想特性和信道的多径效应，会产生多径和多址干扰，同时，由于在认知环境中授权用户和认知用户两种不同用户的存在，也会相互之间产生干扰，所以经过接收端接收处理后的认知用户信号y_k,d中就含有有效信号μ_k,d×x_k,d和干扰信号M_k,d，而干扰信号又包括多径干扰认知用户之间的多址干扰信道噪声的干扰n_k,d和授权用户对认知用户的干扰这四项，其中r_k,j,a,d表示用户k接收第a个符号时收到来自第j个用户的第d个符号的干扰，当通过对每一部分进行数值化处理就得到与各个部分结构相关的接收信号；结合认知用户的接收信号与认知用户的信干燥比的公式得到最终的认知用户的信干燥比与所使用的扩频码的传输概率有关的表达式根据求解公式和约束条件，以只有两个认知用户的情况为例，在仿真中通过穷举法，在（0,1）之间等间隔取值赋给两个用户的传输概率(p₁,p₂)，求出所有概率组合下的两个认知用户的信干燥比值(SINR₁,SINR₂)，根据帕累托准则，从求解出来的所有认知用户的信干燥比值中，得到一组帕累托最优解；步骤三：结果分析由于这是一个多目标优化问题，所以很难找到一个解使得所有用户同时达到最优解，退而求其次，根据帕累托优化准则，将得到一组帕累托最优解，以两个认知用户的情况为例，为了更直观的表现这些结果，以帕累托曲线的形式表示，通过分析这样一条条帕累托曲线看出这种概率控制优化方法相对于传统的功率控制的优化方法在认知CDMA通信系统中抗干扰能力存在明显的优势，而且随着干扰率的取值的增大，这种优势明显增强。