存在$K$用户干扰主网络时的空间感知与认知无线电通信

我们研究了在以$K$用户多输入多输出（MIMO）干扰信道作为主网络的情况下，认知无线电（CR）通信的可行性。假设主干扰网络存在未使用的空间自由度（DoFs），我们首先 investigated 次级发射机天线数量的充分条件，使得次级系统能够在不对主接收机造成干扰的情况下进行通信。我们表明，为了最大化效益，次级发射机应至少拥有与主系统空间 DoFs 相同数量的天线。随后，我们推导了次级预编码和解码矩阵，以在向主网络的干扰泄漏为零的同时，最大化次级接收机的信干噪比（SINR）。由于次级通信的成功取决于未使用 DoFs 的可用性，我们提出了一种基于接收信号协方差矩阵特征值分析的快速感知方法，以确定未使用 DoFs 或等效的空间空洞的可用性。鉴于所提出的快速感知方法无法识别非活跃主流的索引，我们还提供了一种基于广义似然比检验（GLRT）的精细感知方法，以判定单个主流的缺失。仿真结果表明，所提出的 CR 感知与传输方案在实践中能在不对主接收机造成干扰的情况下提供显著的吞吐量，且该感知方法能以高检测概率检测主网络的空间空洞。