[發明專利]一種基于概率控制的認知CDMA通信系統抗干擾方法

有效

• 申請號: 201210310705.4
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102811189A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 洪晟;張波;楊洪旗
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04B1/7097
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于概率控制的認知CDMA通信系統抗干擾方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：系統模型建立

該系統模型是在認知這個環境下，對CDMA通信系統中擴頻碼的選擇和分配來實現系統性能的優化，而擴頻碼的選擇又是通過傳輸概率的求解來實現，所以，將傳輸概率p作為要求解的對象；常用的能反映通信系統性能的參數有信干燥比、誤碼率和互信息率，雖然這三個量都能在一定程度上反應認知CDMA通信系統的性能，但是誤碼率和互信息率在信號與噪聲能量之比比較小的范圍內比較有效，當信號與噪聲能量之比取值較大的時候，這兩個量就不能很好的反應系統性能，所以將信干燥比作為研究對象來研究系統的性能；由于在認知CDMA通信系統中存在授權用戶和認知用戶，所以就會存在針對不同類型用戶的SINR進行研究的問題，這里是對認知用戶的SINR進行研究，同時將保證授權用戶正常工作的前提作為約束條件；所以，建立以認知用戶的信干燥比關于認知用戶使用的擴頻碼的傳輸概率的函數為求解函數，以認知環境中認知用戶的和授權用戶共存條件和通信系統中認知用戶的使用的擴頻碼本身滿足的要求為約束條件的系統模型，如下式（1）所示：

maxpiSINRi,i=1,...,K]]>

s.t.??I_j<γ_j??,j=1,…,J????（1）

SINR_i>ρ_i

1>p_i>0

其中，K是認知用戶的數量，J是授權按用戶的數量，SINR_i表示第i個認知用戶的信干燥比，I_j表示第j個授權用戶受到來自認知用戶的干擾，γ_j表示第j個授權用戶能接受的最大干擾門限值，ρ_i表示第i個認知用戶能正常工作的最小信干燥比，p_i表示第i個認知用戶使用的擴頻碼的傳輸概率，表示對右邊的對象求關于p_i的最大值，s.t.表示受約束于；

步驟二：公式推導和問題求解

在認知CDMA通信系統中，發射端信號要經過編碼擴頻調制，然后經過信道傳輸，在接收端要使用相應的擴頻碼對其進行相應的解調和解碼，進而得到相應的有用信號；根據調研結果，有用信號經過發送端的編碼后以一定的能量被發送出去，發送的信號s_k(t)與發送端的發送碼片能量E_k,d、所使用的發送脈沖p(t)、使用的擴頻序列c_k,d，v和有效信號x_k,d有關；發送端發送的信號經過信道的傳輸，會受到一定的干擾，產生衰減，通過對發送信號和所使用的模擬實際信道的仿真信道的研究發現，用一個沖擊響應h(τ)加上高斯白噪聲干擾項N₀來代替通信信道對信號的作用；

在接收端使用抽頭數為6的Rake接收機，通過使用相應的擴頻序列c_k,d,v進行解擴，由于擴頻碼的非理想特性和信道的多徑效應，會產生多徑和多址干擾，同時，由于在認知環境中授權用戶和認知用戶兩種不同用戶的存在，也會相互之間產生干擾，所以經過接收端接收處理后的認知用戶信號y_k,d中就含有有效信號μ_k,d×x_k,d和干擾信號M_k,d，而干擾信號又包括多徑干擾認知用戶之間的多址干擾信道噪聲的干擾n_k,d和授權用戶對認知用戶的干擾這四項，其中r_k,j,a,d表示用戶k接收第a個符號時收到來自第j個用戶的第d個符號的干擾，當通過對每一部分進行數值化處理就得到與各個部分結構相關的接收信號；

結合認知用戶的接收信號與認知用戶的信干燥比的公式得到最終的認知用戶的信干燥比與所使用的擴頻碼的傳輸概率有關的表達式根據求解公式和約束條件，以只有兩個認知用戶的情況為例，在仿真中通過窮舉法，在（0,1）之間等間隔取值賦給兩個用戶的傳輸概率(p₁,p₂)，求出所有概率組合下的兩個認知用戶的信干燥比值(SINR₁,SINR₂)，根據帕累托準則，從求解出來的所有認知用戶的信干燥比值中，得到一組帕累托最優解；

步驟三：結果分析

由于這是一個多目標優化問題，所以很難找到一個解使得所有用戶同時達到最優解，退而求其次，根據帕累托優化準則，將得到一組帕累托最優解，以兩個認知用戶的情況為例，為了更直觀的表現這些結果，以帕累托曲線的形式表示，通過分析這樣一條條帕累托曲線看出這種概率控制優化方法相對于傳統的功率控制的優化方法在認知CDMA通信系統中抗干擾能力存在明顯的優勢，而且隨著干擾率的取值的增大，這種優勢明顯增強。