WO2016180150A1 - 动态频谱接入系统中抑制干扰的方法和设备 - Google Patents

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Definitions

  • a secondary device in a secondary system comprising one or more processors, the one or more processors configured to: determine location information of the secondary device for spectrum The management device determines a weighting factor for the secondary device based on the location information.
  • the SC In determining the interference leakage weighting factor ⁇ for the secondary device 100, first, the SC, for example, Determining the range of influence of the secondary device 100 (ie, the range of interference that may be affected by the secondary device 100) according to the information of the location information, the operating frequency, and the transmission power of the secondary device 100, and then determining the priority of all the same-frequency devices in the active state within the range. The number of levels. It should be noted that, for example, the operating frequency of the secondary device may be known in advance by the SC, and the transmit power may be determined by the SC for the secondary device.
  • the number of secondary devices of the same priority may be divided into a range of levels, and a corresponding adjustment amount is set for each level range, and the adjustment amount is not limited to the amount of increase, and may be a decrease amount.
  • the initially determined alpha value may be adjusted according to a preset adjustment amount.
  • Antenna array types such as linear arrays, planar arrays, circular arrays, etc.
  • FIG. 5B shows another example of determining interference channel information between secondary devices.
  • each secondary device in the secondary system periodically reports its own device capability information to the spectrum coordinator SC.
  • the secondary device 100 reports its own location information and device descriptor to the SC in step S531.
  • the transmitting end device 600 transmits the interference leakage weighting factor ⁇ used in the precoding, the interference channel information of the interfered master device, and the interference channel information of the interfered other secondary device to the receiving end in step S630.
  • Device 700 may also be directly transmitted to the receiving end device 700 by the SC instead of the transmitting terminal device 600.
  • an equal interference leakage weighting factor can be determined for each secondary device.
  • ⁇ for example, the value of ⁇ can be set to 1.
  • the second level precoding will be the same as the traditional SLNR algorithm.
  • the second level precoding of the present invention is an improvement over the conventional SLNR algorithm.
  • the present invention proposes a PSLNR, a priority based signal leakage noise ratio.
  • PSLNR is defined as follows:
  • the numerator portion of the above equation (2) represents the power of the useful signal of the ith secondary device
  • the first term of the denominator portion represents the sum of the powers of the ith secondary device leaked to other (k-1) secondary devices, ie The interference of the i-th secondary device to other secondary devices
  • the second term of the denominator portion represents the noise power
  • ⁇ [A, B] represents the eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the matrix bundle formed by A and B.
  • the transmitter adopts two-stage precoding to suppress interference to the same-frequency master device and interference to other devices in the same frequency.
  • the hierarchical/hierarchical cellular network becomes a cognitive radio application in 5G mobile communication, so the present invention combines The future development trend has a very broad application prospect.
  • a secondary device in a secondary system comprising one or more processors, the one or more processors configured to: determine location information of the secondary device, such that the spectrum management device determines the location information based on the location information The weighting factor of the secondary device.
  • the one or more processors are further configured to: perform the second level precoding Before, the first level of precoding is performed.
  • the first interference channel information and the second interference channel information are determined by the spectrum management device according to location information and transmission power of the secondary device and using a channel information database.
  • the one or more processors are further configured to demodulate the received signal using the weighting factor, the first interfering channel information, and the second interfering channel information.
  • the weighting factor has a value ranging from 0 to 1.
  • the method further includes: transmitting a priority of each of the secondary devices to the spectrum management device; and the spectrum management device determining a weighting factor for the particular secondary device based on the received priority, Wherein, in the case that the priority of the specific secondary device is high, the determined weighting factor is small.

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Abstract

公开了一种动态频谱接入系统中抑制干扰的方法和设备。所述系统包括频谱管理设备、包括有多个主设备的主系统、以及包括有多个次设备的次系统，所述方法包括：向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的位置信息；所述频谱管理设备根据接收到的所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子；以及进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用所述权重因子来调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。

Description

动态频谱接入系统中抑制干扰的方法和设备 技术领域
本发明涉及一种在动态频谱接入系统中抑制干扰的方法和设备，更具体地，涉及一种在能够区分次设备的优先级的动态频谱接入系统中抑制干扰的方法和设备。
背景技术
随着信息技术和多业务无线网络的飞速发展，人们对宽带无线业务的需求不断增加，频谱这种不可再生的宝贵资源正逐渐变得短缺。然而现有的固定频谱分配策略，导致许多已经分配给授权用户的频谱在某些时间段却处于空闲状态，频谱利用率较低，存在较大的频谱浪费现象。认知无线电(CR)技术的出现提高了频谱利用率，缓解了频谱资源不足的问题，因而成为目前无线通信领域的研究热点。
采用认知无线电技术的设备(本文中将称为“次设备”)在不对授权用户设备(本文中将称为“主设备”)的正常通信造成影响的前提下，伺机接入授权用户设备的合法频段，实现动态频谱接入(DSA)，从而提高了频谱利用率。
认知无线电技术的引入虽然可以改善频谱资源紧张的问题，但由于在相同频段上发射不同的调制信号，次设备发出的信号对于同频段主设备有可能产生干扰，因此需要使用先进的算法来控制次设备的工作频率与发射功率，以保证主设备的通信质量。另外，占用相同频段的次设备之间也会相互产生干扰，因此也需要考虑次设备间的干扰。
针对次设备具有不同优先级(或QoS保障等级)的DSA系统，需要设计一种考虑到次设备的优先级、为不同优先级的次设备保障不同的QoS的干扰抑制方法，而目前已提出的干扰抑制方法未曾考虑到次设备的优先级。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了适用于DSA系统的新的干扰抑制方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定包括多个次设备的次系统中的每个次设备的位置信息；以及根据所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子，其中，所述权重因子用于调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
根据本发明的另一方面，提供了一种次系统中的次设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定所述次设备的位置信息，以便频谱管理设备根据所述位置信息来确定用于所述次设备的权重因子。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统中的干扰抑制方法，所述通信系统包括频谱管理设备、包括有多个主设备的主系统、以及包括有多个次设备的次系统，所述方法包括：向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的位置信息；所述频谱管理设备根据接收到的所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子；进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用所述权重因子来调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
根据本发明的技术，在考虑次设备的优先级的情况下进行次设备的发射预编码，从而能够针对不同优先级的次设备保障不同的服务质量(QoS)。另外，在保证次设备对主设备的干扰低于一定门限的前提下，相较于传统的功率控制方法，根据本发明的技术使得对次设备最大发射功率的限制条件有所放宽。本发明可适用于区分次设备优先级的DSA系统，实现了主次设备的QoS联合优化的目标。
附图说明
可以通过参考下文中结合附图所给出的描述来更好地理解本发明，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是示出了DSA系统架构的示意图；
图2是用于确定干扰泄露权重因子的流程示意图；
图3是用于确定次设备的发射功率的流程示意图；
图4A是用于确定次设备至主设备的干扰信道信息的第一示例的流程示意图；
图4B是用于确定次设备至主设备的干扰信道信息的第二示例的流程示意图；
图4C是用于确定次设备至主设备的干扰信道信息的第三示例的流程示意图
图5A是用于确定特定次设备至其它次设备的干扰信道信息的第一示例的流程示意图；
图5B是用于确定特定次设备至其它次设备的干扰信道信息的第二示例的流程示意图；
图5C是用于确定特定次设备至其它次设备的干扰信道信息的第三示例的流程示意图；
图6是发送端次设备与接收端次设备之间的通信的流程示意图；
图7是示出了次设备的两级发射预编码以及解调算法的流程图；
图8是根据本发明的次设备的结构框图；
图9是根据本发明的频谱协调器的结构框图；以及
图10是示出了计算机硬件的示例配置的框图。
具体实施方式
图1是示出了多天线DSA系统架构的示意图。图1中的上部虚线框表示主系统，该主系统包括多个主基站NT-P以及使用合法分配的频段进行通信的多个主设备PU1-PUm。每个主设备采用多天线配置，Gj表示主系统的信道矩阵，np1-npm分别是各个主设备的通信信道上的加性高斯白噪声。
图1中的下部虚线框表示次系统，该次系统包括多个次基站NT-S以及采用认知无线电技术的多个次设备SU1-SUk。如上所述，在保证主设备的通信质量的前提下，次设备SU1-SUk中的一个或多个可伺机接入主设备的合法频段，实现动态频谱接入，以便提高频谱利用率。每个次设备具有多 天线配置，Hri表示次系统的信道矩阵，ns1-nsk分别是各个次设备的通信信道上的加性高斯白噪声。
上部和下部虚线框之间的Pji表示第j个主设备发射端与第i个次设备接收端之间的信道矩阵，表征主设备对次设备的干扰。Qij表示第i个次设备发射端与第j个主设备接收端之间的信道矩阵，表征次设备对主设备的干扰。
如上所述，不同次设备具有不同的优先级，即，具有不同的QoS保障等级。本发明在考虑次设备的优先级的情况下提出了干扰泄露权重因子。干扰泄露权重因子用于对特定次设备泄露给其他次设备的功率(即干扰)进行加权，从而实现根据次设备的不同优先级来保障不同的QoS。
具体来说，对于优先级越高的次设备，干扰泄露权重因子的值被设置为越小，反之，则越大。用较小的干扰泄露权重因子乘以特定次设备泄露给其他次设备的功率所得的值也较小，这表明可以较低地估计该次设备泄露给其他次设备的功率，也就是说,可以低估该次设备对其他次设备的干扰。因此，对于优先级越高的次设备，可以越低地估计它对其他次设备的干扰。这样使得在进行发射预编码时，高优先级的次设备比低优先级的次设备可以更少地考虑对其他次设备造成的干扰，从而能够为高优先级的次设备提供比低优先级的次设备更好的QoS保障。
图2示出了用于确定干扰泄露权重因子的示意流程。如图2所示，次设备100在步骤S210将自己的位置信息报告给频谱协调器(SC)。可选地，在SC不知道次设备100的优先级的情况下，次设备100将自己的优先级也报告给SC。然后SC在步骤S220根据接收到的信息来确定用于次设备100的干扰泄露权重因子α，α的值是根据次设备100预定范围中处于活动状态(工作状态)的同频次设备所具有的优先级的数目以及各个优先级中次设备的数目和密度分布而动态配置的，这样可以有效避免系统资源的浪费。将在下文详细描述步骤220。然后，SC在步骤S230将确定的α发送给次设备100。
另外可选地，次设备100还可以在步骤S210向SC报告用户的付费信息。在用户支付一定费用的情况下，SC可以为次设备100确定较小的干扰泄露权重因子α。
以下将对SC执行的步骤S220进行详细描述。
在确定用于次设备100的干扰泄露权重因子α时，首先，SC例如根 据次设备100的位置信息、工作频率以及发射功率等信息确定次设备100的影响范围(即可能受到次设备100的干扰的范围)，然后确定该范围内处于活动状态的所有同频次设备的优先级的数目。需要说明的是，例如，次设备的工作频率可以是SC预先知道的，而发射功率可以是由SC为次设备确定的。例如，假设次系统中具有4种优先级(级别1-级别4)的次设备，但在次设备100的影响范围内只存在3种优先级的活动的同频次设备(假设不存在级别2的次设备)。在这种情况下，可以确定次设备100的影响范围内所有活动的同频次设备的优先级的数目为3。然后，将该范围内的所有活动的同频次设备的优先级重新划分为新的级别1-级别3。例如，由于不存在原级别为2的次设备，所以可以将原级别为3的次设备划分为新的级别2，以此类推。然后，在[0,1]的范围中平均地设置α的3个取值，例如0,0.5和1，这三个值分别对应于新的3个优先级。在此示例中，假设次设备100的原优先级级别为3，重新划分后其优先级变为级别2，那么对其初步确定的干扰泄露权重因子α的值为0.5。
在经过上述初步确定之后，再根据与次设备100具有相同优先级(级别2)的活动的同频次设备的数目和密度分布，对α的值“0.5”进行调整，从而确定最终的干扰泄露权重因子α。具体来说，如果活动的同频次设备的数目多或者分布集中，则为了抑制相同优先级的次设备之间的相互干扰，保障各个次设备的QoS，每个次设备需要较多地考虑自己造成的干扰，因此需要增大初步确定的α值“0.5”。
本领域技术人员易于根据设计要求或实际应用设计出各种调整方案。例如，可以将相同优先级的次设备的数目划分等级范围，对每一等级范围设置对应的调整量，该调整量不限于增加量，还可以是减小量。当与次设备100具有相同优先级的活动次设备的数目落入某一等级范围内时，可按照预设的调整量来调整初步确定的α值。
图3示出了用于确定次设备100的发射功率的示意流程。如图3所示，次设备100在步骤S310将指示自己能否进行子空间映射(SP)预编码的信息报告给频谱协调器SC。SP预编码基于矩阵的子空间投影理论，可以将次设备的发射信号投影到其对主设备的干扰信道的零空间中，从而能够有效地抑制因次设备占用主设备的频谱而对主设备造成的干扰。
然后SC在步骤S320根据接收到的指示信息，确定次设备100的发射功率。具体来说，如果该信息指示次设备100不能进行SP预编码，则SC按照传统的功率控制方法确定其发射功率。如果该信息指示次设备100 能够进行SP预编码，则表明可以一定程度地抑制次设备100对主设备的干扰。在这种情况下，可以适当放宽对次设备100的发射功率的限制。因此SC可适当提高次设备100的发射功率(相比于传统的功率控制)，优选地，最高可提高26dB。然后SC在步骤S330将确定的发射功率通知给次设备100。
图4A-4C示出了用于确定次设备至主设备的干扰信道信息的三种示例流程。
如图4A所示，次设备100在步骤S411将自己的位置信息和设备描述符报告给SC。根据该设备描述符，SC可以获得次设备100的物理配置，例如次设备100的最大发射功率。
然后，SC在步骤S412根据例如次设备100的位置、工作频率、发射功率等信息来确定其影响范围(即，受到次设备100的干扰影响的范围)，然后检测该范围内的一个或多个主设备的位置以及工作频率，以便确定最易受到次设备100干扰的主设备(下文将称为“受干扰主设备”)，然后利用高级地理定位引擎(Advanced Geolocation Engine,AGE)数据库来确定次设备100至受干扰主设备的干扰信道信息。
然后，SC在步骤S413将确定的次设备100对受干扰主设备的干扰信道信息发送给次设备100。
图4B示出了确定次设备至主设备的干扰信道信息的另一示例。在此示例中，假定频谱协调器SC知晓主系统中各主设备的设备能力信息，例如可以通过主设备主动报告的方式，或通过SC向主设备询问的方式。
设备能力信息可以例如包括：
天线阵列类型，例如，线性阵列、平面阵列、圆形阵列等；
天线视轴方位角(Antenna borsight azimuth angle)，表示由坐标纵轴方向的北端起，沿顺时针方向到直线的夹角，取值范围是实数；
天线视轴仰角(Antenna borsight elevation angle)，表示天线从平行于地面的方向到垂直于天空的方向之间的仰起角度，取值范围是实数。
如图4B所示，次设备100在步骤S421将自己的位置信息以及设备描述符报告给SC。如上所述，该设备描述符可以包括次设备100的最大发射功率信息。
然后SC在步骤S422根据例如次设备100的位置、工作频率、发射 功率信息来确定其影响范围，然后检测该范围内的一个或多个主设备的位置及工作频率，从而确定最易受到次设备100干扰的受干扰主设备。
然后SC在步骤S423将受干扰主设备的位置信息或其他表征相对位置的参数信息(下文称为“位置相关信息”)以及设备能力信息发送给次设备100。需要说明的是，如果SC不知晓受干扰主设备的位置信息，则其可以采用参考点的位置信息作为受干扰主设备的位置信息，其中该参考点是主系统的覆盖区域距离次设备100最近的位置点。
次设备100在步骤S424根据接收到的受干扰主设备的位置信息和设备能力信息来计算自己与该受干扰主设备之间的干扰信道信息。
图4C示出了确定次设备与主设备之间的干扰信道信息的又一示例。
如图4C所示，次设备100在步骤S431将自己的位置信息和设备描述符报告给SC。如上所述，SC可以根据设备描述符获知次设备100的最大发射功率。
然后SC在步骤S432根据例如次设备100的位置、工作频率、发射功率来确定其影响范围，然后检测该范围内的一个或多个主设备的位置以及工作频率，以便确定最易受到次设备100干扰的受干扰主设备。然后SC在步骤S433将确定的受干扰主设备的位置信息发送给次设备100。
次设备100在步骤S434根据接收到的受干扰主设备的位置信息，与该受干扰主设备进行信息交互和实际信道测量，从而获得次设备100与该受干扰主设备之间的干扰信道信息。例如，为了执行信道测量，次设备100与受干扰主设备需要将自己的设备能力信息告知对方。设备能力信息的交换可以在SC的控制下进行，也可以由次设备100和受干扰主设备通过有线或无线链路自行完成。
图5A-5C示出了用于确定特定次设备至其它次设备的干扰信道信息的三种示例流程。
如图5A所示，次设备100在步骤S511将自己的位置信息和设备描述符报告给SC。根据该设备描述符，SC可以获得次设备100的物理配置，例如次设备100的最大发射功率。
然后，SC在步骤S512根据例如次设备100的位置、工作频率、发射功率来确定其影响范围(即，受到次设备100的干扰影响的范围)，然后检测该范围内的一个或多个其它次设备的位置以及工作频率，从而确定受到次设备100的干扰的其它次设备，然后利用AGE数据库来确定次设备 100至其它次设备的干扰信道信息。
然后，SC在步骤S513将确定的次设备100至其它次设备的干扰信道信息发送给次设备100。
图5B示出了确定次设备之间的干扰信道信息的另一示例。在此示例中，次系统中的各个次设备定期地向频谱协调器SC报告自己的设备能力信息。
如图5B所示，次设备100在步骤S521将自己的位置信息以及设备描述符报告给SC。如上所述，该设备描述符可以包括次设备100的最大发射功率信息。
然后SC在步骤S522根据例如次设备100的位置、工作频率、发射功率等来确定其影响范围，然后检测该范围内的一个或多个其它次设备的位置及工作频率，从而确定受到次设备100干扰的其它次设备。
然后SC在步骤S523将所确定的受干扰的其它次设备的位置信息(或其他表征相对位置的参数信息)以及设备能力信息发送给次设备100。
次设备100在步骤S524根据接收到的受干扰次设备的位置信息和设备能力信息来计算自己与该受干扰次设备之间的干扰信道信息。
图5C示出了确定次设备之间的干扰信道信息的又一示例。
如图5C所示，次设备100在步骤S531将自己的位置信息以及设备描述符报告给SC。
然后，SC在步骤S532根据例如次设备100的位置、工作频率、发射功率等来确定其影响范围，然后确定该范围内的受到次设备100干扰的其它同频次设备。
然后SC在步骤S533将所确定的受干扰的其它次设备的位置信息发送给次设备100。
次设备100在步骤S534根据接收到的受干扰次设备的位置信息，与受干扰次设备进行信息交互和实际信道测量，从而获得次设备100与受干扰次设备之间的干扰信道信息。例如，为了执行信道测量，次设备100与受干扰次设备需要将自己的设备能力信息告知对方。设备能力信息的交换可以在SC的控制下进行，也可以由次设备100和受干扰次设备通过有线或无线链路自行完成。
图6示出了次设备之间进行通信的流程图，该流程包括发射端的两级 预编码以及接收端的解调处理。
如图6所示，发射端次设备600在步骤S610进行第一级预编码，即SP预编码，以便抑制次设备600对同频主设备的干扰。在该第一级预编码中，将使用上文所述的次设备600至受干扰主设备的干扰信道信息。
接着，次设备600在步骤S620进行第二级预编码，从而抑制次设备600对同频的其它次设备的干扰。在该第二级预编码中，将使用上文所述的次设备600至其它次设备的干扰信道信息。
第二级预编码是本发明对于传统的信号泄露噪声比(SLNR)算法的改进。改进的重点在于考虑到不同次设备具有不同的优先级，因而引入了与优先级相关的干扰泄漏权重因子α。根据本发明的第二级预编码能够为优先级较高的次设备保障更高的QoS。将在后面详细描述第二级预编码。
然后，发射端次设备600在步骤S630将预编码中使用到的干扰泄漏权重因子α、与受干扰主设备的干扰信道信息、以及与受干扰的其它次设备的干扰信道信息发送给接收端次设备700。可选地，例如在图4A、5A所示的示例中，也可以由SC，而不是发射端次设备600，将上述信息直接发送给接收端次设备700。
此外，发射端次设备600在步骤S640将数据发送至接收端次设备700。需要说明的是，虽然图6示出了通过两个步骤来发送上述信息和数据，但本发明不限于此。例如，可以在同一步骤中或以不同的顺序来发送上述信息和数据。
然后，接收端次设备700在步骤S650根据接收到的干扰信道信息和干扰泄漏权重因子，利用最小均方误差(MMSE)准则来解调接收到的数据。
图6只是示意性地示出了一般的通信流程，还可以根据实际情况对上述流程进行各种修改。
例如，在主系统中不存在工作的主设备的情况下，可以省去步骤S610的SP预编码，因此发射端次设备600仅执行步骤S620中的第二级预编码。相应地，图4A-4C所示的用于获取次设备与受干扰主设备之间的干扰信道信息的处理也可省去。
又例如，当本发明应用于不区分次设备优先级的DSA系统时，由于无需考虑各次设备的优先级，因此在第二级预编码中，可以为各个次设备确定相等的干扰泄漏权重因子α，例如，可将α的值都设为1。在此情况 下，第二级预编码将与传统的SLNR算法相同。
图7是示出了次设备的发射端预编码以及接收端解调的算法的流程图。
如图7所示，在步骤S710，针对作为发射端的第i个次设备，确定最易受其干扰的主设备，进而确定第i个次设备至受干扰主设备的干扰信道信息。然后，根据确定的干扰信道信息通过以下等式(1)获得第一级预编码矩阵
Figure PCTCN2016079275-appb-000001
从而进行第一级预编码。
Figure PCTCN2016079275-appb-000002
其中，
Figure PCTCN2016079275-appb-000003
表示归一化的第i个次设备至受干扰主设备的干扰信道矩阵的零空间。
特别地，在不存在工作的主设备的情况下，可将第一级预编码矩阵
Figure PCTCN2016079275-appb-000004
设置为单位矩阵。
在步骤S720，针对作为发射端的第i个次设备，确定第二级预编码矩阵
Figure PCTCN2016079275-appb-000005
以进行第二级预编码。
如上文所述，本发明的第二级预编码是对传统的SLNR算法的改进。本发明提出了PSLNR，即基于优先级的信号泄露噪声比。PSLNR定义如下：
Figure PCTCN2016079275-appb-000006
其中Hii表示第i个次设备至与其进行通信的接收端次设备的信道矩阵，Fi表示第i个次设备的预编码矩阵，并且
Figure PCTCN2016079275-appb-000007
xi表示第i个次设备发送的数据，αi表示用于第i个次设备的干扰泄漏权重因子，Hir表示第i个次设备至第r个其它次设备的信道矩阵，nsi表示针对第i个次设备的加性噪声，IN表示针对第i个次设备的噪声的功率。
上述等式(2)的分子部分表示第i个次设备的有用信号的功率，分母部分的第一项表示第i个次设备泄露给其他(k-1)个次设备的功率之和，即第i个次设备对其他次设备的干扰，分母部分的第二项表示噪声功率。
在此情况下，求解第i个次设备的第二级预编码矩阵Fi (2)的最优化问题可以表示如下：
Figure PCTCN2016079275-appb-000008
其中，Pi是第i个次设备的发射功率。以上等式(3)说明，通过求解能够使PSLNR值最大的预编码矩阵，来获得第二级预编码矩阵
Figure PCTCN2016079275-appb-000009
求解得到的第二级预编码矩阵
Figure PCTCN2016079275-appb-000010
可表示如下：
Figure PCTCN2016079275-appb-000011
其中，Φ[A,B]表示A,B构成的矩阵束的最大特征值所对应的特征向量。
根据以上等式(4)可看出，第二级预编码矩阵的计算中引入了干扰泄漏权重因子α，而α是基于次设备的优先级而确定的。因此，根据本发明的第二级预编码中考虑了次设备的不同优先级，可以实现为不同优先级的次设备保障不同QoS的目的。
接着，在步骤S730，针对作为接收端的第i个次设备，使用MMSE准则来确定解调加权矩阵wsi，如以下等式(5)所示：
Figure PCTCN2016079275-appb-000012
其中，
Figure PCTCN2016079275-appb-000013
图8示出了根据本发明的次设备的结构框图。如图8所示，次设备800包括确定单元810，第一预编码单元820，第二预编码单元830，解调单元840，生成单元850，干扰信道信息确定单元860以及通信单元870。需要说明的是，干扰信道信息确定单元860可以是可选的，例如在图4A和5A所示的实施方式中，次设备800可以不具有干扰信道信息确定单元860。
确定单元810用于确定次设备800的位置信息、优先级、付费信息、设备能力信息等中的一个或多个，以便向SC报告相关信息。第一预编码 单元820用于使用次设备800对受干扰主设备的干扰信道信息来执行如上文所述的第一级SP预编码。第二预编码单元830用于使用次设备800对其它受干扰次设备的干扰信道信息以及干扰泄漏权重因子来执行第二级预编码。解调单元840用于使用次设备800对受干扰主设备和对其它受干扰次设备的干扰信道信息以及干扰泄漏权重因子，基于MMSE准则来执行解调。生成单元850用于生成指示次设备800能否进行第一级SP预编码的信息，以便报告给SC。在图4B-4C，5B-5C的实施方式中，次设备800的干扰信道信息确定单元860可用于确定与受干扰主设备或其它受干扰次设备之间的干扰信道信息。此外，通信单元870用于使次设备800与SC或其它次设备之间进行信号的发送/接收。
图9示出了根据本发明的频谱协调器(SC)的结构框图。如图9所示，SC 900包括干扰泄漏权重因子确定单元910，发射功率确定单元920，存储单元930，干扰信道信息确定单元940，以及通信单元950。需要说明的是，干扰信道信息确定单元940可以是可选的，例如在图4B-4C和5B-5C所示的实施方式中，SC 900可以不具有干扰信道信息确定单元940。
干扰泄漏权重因子确定单元910用于根据次设备的位置信息、工作频率、发射功率、优先级、付费信息等中的一个或多个来确定用于次设备的干扰泄漏权重因子。发射功率确定单元920用于根据次设备能否执行SP预编码来为其确定发射功率。存储单元930用于存储次设备的位置信息、工作频率、发射功率、优先级、付费信息、设备能力信息等，并且也可以存储主系统中的主设备的位置信息、工作频率、设备能力信息等。在图4A和5A的实施方式中，干扰信道信息确定单元940可用于使用AGE数据库来确定次设备与受干扰主设备或其它受干扰次设备之间的干扰信道信息。通信单元950用于使SC 900与次设备或主设备进行信号的发送/接收。
本文中所讨论的主系统例如可以是电视广播系统或由美国联邦通讯委员会(FCC)提出的美国雷达系统(3550-3650MHZ)。另外，根据本发明的技术例如可以在5GHZ频段的LTE-U系统中使用。
以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，根据本发明的技术能够实现以下技术效果：
发射端采用两级预编码，可分别抑制对于同频主设备的干扰以及对于同频其它次设备的干扰。
在保障主设备的QoS的前提下，能够为具有不同优先级的次设备保障不同等级的QoS，优先级高的次设备能够比优先级低的次设备获得更高的QoS。
由于采用SP预编码来抑制次设备对主设备的干扰，因此相较于传统的功率控制方法，对于采用SP预编码的次设备的最大发射功率的限制条件有所放宽，最高可将发射功率提高26dB。
本发明既可以应用于区分次设备优先级的DSA系统，也可应用于不区分次设备优先级的DSA系统。当应用于后者时，只需将用于各次设备的干扰泄漏权重因子设置为相等的值。
基于目前移动蜂窝网中宏小区、小小区、微微小区、家庭基站、D2D等多种网络共存的情况，分层/分级蜂窝网络成为5G移动通信中认知无线电应用的场合，所以本发明结合了未来发展趋势，有非常广阔的应用前景。
需要说明的是，本文中所描述的各个设备或组件仅是逻辑意义上的，并不严格对应于物理设备或组件。例如，本文所描述的每个组件的功能可能由多个物理实体来实现，或者，本文所描述的多个组件的功能可能由单个物理实体来实现。
在上述实施例中由每个设备或组件执行的一系列处理可以由软件、硬件或者软件和硬件的组合来实现。包括在软件中的程序可以事先存储在例如每个设备或组件的内部或外部所设置的存储介质中。作为一个示例，在执行期间，这些程序被写入随机存取存储器(RAM)并且由处理器(例如CPU)来执行。
图10是示出了根据程序执行上述系列处理的计算机硬件的示例配置框图。
在计算机1000中，中央处理单元(CPU)1001、只读存储器(ROM)1002以及随机存取存储器(RAM)1003通过总线1004彼此连接。
输入/输出接口1005进一步与总线1004连接。输入/输出接口1005连接有以下组件：以键盘、鼠标、麦克风等形成的输入单元1006；以显示器、扬声器等形成的输出单元1007；以硬盘、非易失性存储器等形成的存储单元1008；以网络接口卡(诸如局域网(LAN)卡、调制解调器等)形成的通信单元1009；以及驱动移动介质1011的驱动器1010，该移动介质1011诸如是磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。
在具有上述结构的计算机中，CPU 1001将存储在存储单元1008中的 程序经由输入/输出接口1005和总线1004加载到RAM 1003中，并且执行该程序，以便执行上述系列处理。
要由计算机(CPU 1001)执行的程序可以被记录在作为封装介质的移动介质1011上，该封装介质以例如磁盘(包括软盘)、光盘(包括压缩光盘-只读存储器(CD-ROM))、数字多功能光盘(DVD)等)、磁光盘、或半导体存储器来形成。此外，要由计算机(CPU 1001)执行的程序也可以经由诸如局域网、因特网、或数字卫星广播的有线或无线传输介质来提供。
当移动介质1011安装在驱动器1010中时，可以将程序经由输入/输出接口1005安装在存储单元1008中。另外，可以经由有线或无线传输介质由通信单元1009来接收程序，并且将程序安装在存储单元1008中。可替选地，可以将程序预先安装在ROM 1002或存储单元1008中。
要由计算机执行的程序可以是根据本说明书中描述的顺序来执行处理的程序，或者可以是并行地执行处理或当需要时(诸如，当调用时)执行处理的程序。
以上已经结合附图详细描述了本发明的实施例以及技术效果，但是本发明的范围不限于此。本领域普通技术人员应该理解的是，取决于设计要求和其他因素，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，可以对本文中所讨论的实施方式进行各种修改或变化。本发明的范围由所附权利要求或其等同方案来限定。
此外，本发明也可以被配置如下。
一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定包括多个次设备的次系统中的每个次设备的位置信息；以及根据所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子，其中，所述权重因子用于调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定每个次设备的优先级；确定所述特定次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，并根据所述优先级的数目初步确定所述权重因子的值；以及根据与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度，对初步确定的值进行调整，从而确定所述权重因子。
在所述特定次设备具有较高优先级的情况下，所确定的权重因子较小。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，在0-1的范围上均匀地初步确定所述权重因子的值。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：在与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度超过预定阈值的情况下，增大所述初步确定的值。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述特定次设备的付费信息，并且根据所述付费信息来确定用于所述特定次设备的权重因子。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述特定次设备能否进行第一级预编码；以及根据所述确定结果，为所述特定次设备确定发射功率，其中，在所述特定次设备能够进行第一级预编码的情况下，为所述特定次设备确定较高的发射功率。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述特定次设备的位置信息以及发射功率，使用信道信息数据库，来确定所述特定次设备对主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息，以及所述特定次设备对其它次设备的第二干扰信道信息。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述特定次设备的位置信息以及发射功率，确定主系统中的特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，以及其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息。
一种次系统中的次设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定所述次设备的位置信息，以便频谱管理设备根据所述位置信息来确定用于所述次设备的权重因子。
所述一个或多个处理器进一步被配置为进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用由所述频谱管理设备确定的权重因子来调节对所述次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
所述一个或多个处理器进一步被配置为确定所述次设备的优先级，以便所述频谱管理设备根据所述优先级来确定所述权重因子，其中，在所述次设备的优先级较高的情况下，所确定的权重因子较小。
所述加权系数是由所述频谱管理设备根据所述次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目、各优先级中次设备的数目或分布密度而确定的。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：在进行所述第二级预编码之 前，进行第一级预编码。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：生成用于指示所述次设备能否进行第一级预编码的信息，以便所述频谱管理设备根据所述信息确定用于所述次设备的发射功率，其中，在所述信息指示所述次设备能够进行第一级预编码的情况下，所述频谱管理设备为所述次设备确定较高的发射功率。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：使用所述次设备对主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息，进行所述第一级预编码；以及使用所述次设备对所述次系统中的其它次设备的第二干扰信道信息，进行所述第二级预编码。
所述第一干扰信道信息和所述第二干扰信道信息是由所述频谱管理设备根据所述次设备的位置信息和发射功率并且利用信道信息数据库而确定的。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据由所述频谱管理设备确定的所述特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，来确定所述第一干扰信道信息；以及根据由所述频谱管理设备确定的所述其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，来确定所述第二干扰信道信息。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：使用由所述频谱管理设备确定的所述特定主设备的位置相关信息，确定所述特定主设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定所述第一干扰信道信息；以及使用由所述频谱管理设备确定的所述其它次设备的位置相关信息，确定所述其它次设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定所述第二干扰信道信息。
所述设备能力信息包括天线阵列类型、天线视轴方位角以及天线视轴仰角。
所述特定主设备的位置相关信息是参考点的位置信息，所述参考点是所述主系统的覆盖区域距离所述次设备最近的位置。
所述一个或多个处理器进一步被配置为：使用所述权重因子、所述第一干扰信道信息以及所述第二干扰信道信息来解调接收到的信号。
一种通信系统中的干扰抑制方法，所述通信系统包括频谱管理设备、包括有多个主设备的主系统、以及包括有多个次设备的次系统，所述方法包括：向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的位置信息；所述频谱管理设备根据接收到的所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子；以 及进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用所述权重因子来调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
所述权重因子具有范围从0到1的值。
所述方法进一步包括：向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的优先级；以及所述频谱管理设备根据接收到的所述优先级，确定用于所述特定次设备的权重因子，其中，在所述特定次设备的优先级较高的情况下，所确定的权重因子较小。
所述方法进一步包括：确定所述特定次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，并根据所述优先级的数目初步确定所述权重因子的值；以及根据与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度，对初步确定的值进行调整，从而确定所述权重因子。
所述方法进一步包括：在进行所述第二级预编码之前，进行第一级预编码。
所述方法进一步包括：向所述频谱管理设备发送用于指示所述特定次设备能否进行第一级预编码的信息；以及所述频谱管理设备根据所述信息确定所述特定次设备的发射功率，其中，在所述信息指示所述特定次设备能够进行第一级预编码的情况下，为所述特定次设备确定较高的发射功率。
所述方法进一步包括：所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置信息和发射功率，使用信道信息数据库，来确定所述特定次设备对所述主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息以及所述特定次设备对其它次设备的第二干扰信道信息，并且将所述第一干扰信道信息和所述第二干扰信道信息发送给所述特定次设备。
所述方法进一步包括：所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置信息和发射功率，确定所述主系统中的特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息以及其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，并发送给所述特定次设备；所述特定次设备根据所述特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，确定其与所述特定主设备的第一干扰信道信息，并且根据所述其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，确定其与所述其它次设备的第二干扰信道信息。
所述方法进一步包括：所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置 信息和发射功率，确定所述主系统中的特定主设备的位置相关信息以及其它次设备的位置相关信息，并发送给所述特定次设备；以及所述特定次设备根据所述特定主设备的位置相关信息，确定所述特定主设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定第一干扰信道信息，并且根据所述其它次设备的位置相关信息，确定所述其它次设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定第二干扰信道信息。
所述方法进一步包括：所述特定次设备使用所述权重因子、所述第一干扰信道信息以及所述第二干扰信道信息，来解调接收到的信号。

Claims (32)

  1. 一种频谱管理设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
    确定包括多个次设备的次系统中的每个次设备的位置信息；以及
    根据所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子，
    其中，所述权重因子用于调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
  2. 根据权利要求1所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    确定每个次设备的优先级；
    确定所述特定次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，并根据所述优先级的数目初步确定所述权重因子的值；以及
    根据与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度，对初步确定的值进行调整，从而确定所述权重因子。
  3. 根据权利要求2所述的频谱管理设备，其中，在所述特定次设备具有较高优先级的情况下，所确定的权重因子较小。
  4. 根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，在0-1的范围上均匀地初步确定所述权重因子的值。
  5. 根据权利要求2所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：在与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度超过预定阈值的情况下，增大所述初步确定的值。
  6. 根据权利要求1所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：确定所述特定次设备的付费信息，并且根据所述付费信息来确定用于所述特定次设备的权重因子。
  7. 根据权利要求1所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    确定所述特定次设备能否进行第一级预编码；以及
    根据所述确定结果，为所述特定次设备确定发射功率，
    其中，在所述特定次设备能够进行第一级预编码的情况下，为所述特定次设备确定较高的发射功率。
  8. 根据权利要求7所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述特定次设备的位置信息以及发射功率，使用信道信息数据库，来确定所述特定次设备对主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息，以及所述特定次设备对其它次设备的第二干扰信道信息。
  9. 根据权利要求7所述的频谱管理设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：根据所述特定次设备的位置信息以及发射功率，确定主系统中的特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，以及其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息。
  10. 一种次系统中的次设备，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：
    确定所述次设备的位置信息，以便频谱管理设备根据所述位置信息来确定用于所述次设备的权重因子。
  11. 根据权利要求10所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用由所述频谱管理设备确定的权重因子来调节对所述次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
  12. 根据权利要求10所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为确定所述次设备的优先级，以便所述频谱管理设备根据所述优先级来确定所述权重因子，
    其中，在所述次设备的优先级较高的情况下，所确定的权重因子较小。
  13. 根据权利要求12所述的次设备，其中，所述加权系数是由所述频谱管理设备根据所述次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目、各优先级中次设备的数目或分布密度而确定的。
  14. 根据权利要求10所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：在进行所述第二级预编码之前，进行第一级预编码。
  15. 根据权利要求14所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    生成用于指示所述次设备能否进行第一级预编码的信息，以便所述频 谱管理设备根据所述信息确定用于所述次设备的发射功率，
    其中，在所述信息指示所述次设备能够进行第一级预编码的情况下，所述频谱管理设备为所述次设备确定较高的发射功率。
  16. 根据权利要求15所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    使用所述次设备对主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息，进行所述第一级预编码；以及
    使用所述次设备对所述次系统中的其它次设备的第二干扰信道信息，进行所述第二级预编码。
  17. 根据权利要求16所述的次设备，其中，所述第一干扰信道信息和所述第二干扰信道信息是由所述频谱管理设备根据所述次设备的位置信息和发射功率并且利用信道信息数据库而确定的。
  18. 根据权利要求16所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    根据由所述频谱管理设备确定的所述特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，来确定所述第一干扰信道信息；以及
    根据由所述频谱管理设备确定的所述其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，来确定所述第二干扰信道信息。
  19. 根据权利要求16所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：
    使用由所述频谱管理设备确定的所述特定主设备的位置相关信息，确定所述特定主设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定所述第一干扰信道信息；以及
    使用由所述频谱管理设备确定的所述其它次设备的位置相关信息，确定所述其它次设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定所述第二干扰信道信息。
  20. 根据权利要求18或19所述的次设备，其中，所述设备能力信息包括天线阵列类型、天线视轴方位角以及天线视轴仰角。
  21. 根据权利要求18或19所述的次设备，其中，所述特定主设备的位置相关信息是参考点的位置信息，所述参考点是所述主系统的覆盖区域 距离所述次设备最近的位置。
  22. 根据权利要求16所述的次设备，所述一个或多个处理器进一步被配置为：使用所述权重因子、所述第一干扰信道信息以及所述第二干扰信道信息来解调接收到的信号。
  23. 一种通信系统中的干扰抑制方法，所述通信系统包括频谱管理设备、包括有多个主设备的主系统、以及包括有多个次设备的次系统，所述方法包括：
    向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的位置信息；
    所述频谱管理设备根据接收到的所述位置信息，确定用于特定次设备的权重因子；以及
    进行第二级预编码，在所述第二级预编码中使用所述权重因子来调节对所述特定次设备向其它次设备泄露的功率的估计。
  24. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述权重因子具有范围从0到1的值。
  25. 根据权利要求23所述的方法，进一步包括：
    向所述频谱管理设备发送每个所述次设备的优先级；以及
    所述频谱管理设备根据接收到的所述优先级，确定用于所述特定次设备的权重因子，
    其中，在所述特定次设备的优先级较高的情况下，所确定的权重因子较小。
  26. 根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
    确定所述特定次设备预定范围内的所有活动的同频次设备具有的优先级的数目，并根据所述优先级的数目初步确定所述权重因子的值；以及
    根据与所述特定次设备具有相同优先级的活动的同频次设备的数目或分布密度，对初步确定的值进行调整，从而确定所述权重因子。
  27. 根据权利要求23所述的方法，进一步包括：
    在进行所述第二级预编码之前，进行第一级预编码。
  28. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
    向所述频谱管理设备发送用于指示所述特定次设备能否进行第一级 预编码的信息；以及
    所述频谱管理设备根据所述信息确定所述特定次设备的发射功率，
    其中，在所述信息指示所述特定次设备能够进行第一级预编码的情况下，为所述特定次设备确定较高的发射功率。
  29. 根据权利要求28所述的方法，进一步包括：
    所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置信息和发射功率，使用信道信息数据库，来确定所述特定次设备对所述主系统中的特定主设备的第一干扰信道信息以及所述特定次设备对其它次设备的第二干扰信道信息，并且将所述第一干扰信道信息和所述第二干扰信道信息发送给所述特定次设备。
  30. 根据权利要求28所述的方法，进一步包括：
    所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置信息和发射功率，确定所述主系统中的特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息以及其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，并发送给所述特定次设备；
    所述特定次设备根据所述特定主设备的位置相关信息和/或设备能力信息，确定其与所述特定主设备的第一干扰信道信息，并且根据所述其它次设备的位置相关信息和/或设备能力信息，确定其与所述其它次设备的第二干扰信道信息。
  31. 根据权利要求28所述的方法，进一步包括：
    所述频谱管理设备根据所述特定次设备的位置信息和发射功率，确定所述主系统中的特定主设备的位置相关信息以及其它次设备的位置相关信息，并发送给所述特定次设备；以及
    所述特定次设备根据所述特定主设备的位置相关信息，确定所述特定主设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定第一干扰信道信息，并且根据所述其它次设备的位置相关信息，确定所述其它次设备的设备能力信息以进行信道测量，从而确定第二干扰信道信息。
  32. 根据权利要求29-31中任一项所述的方法，进一步包括：
    所述特定次设备使用所述权重因子、所述第一干扰信道信息以及所述第二干扰信道信息，来解调接收到的信号。
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