[發明專利]一種基于反饋控制信息的認知無線電網絡頻譜共享方法

有效

• 申請號: 201110336288.6
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102368854A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 葉方;楊蕊;李一兵;李一晨;張宗志;李婷;陳宇賢;湯靈
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于反饋控制信息的認知無線電網絡頻譜共享方法，其特征是：

(1)初始化認知無線電網絡中的通信傳輸參數，根據授權用戶的中斷概率限制近似等效得到不同認知用戶的中斷概率約束條件，并初始化各認知用戶發射功率為授權用戶接收機處環境噪聲水平：

設授權用戶發射機的傳輸功率為P₀，授權用戶接收機處的噪聲功率為N₀，授權用戶可承受的最小信干比為γ^th，授權用戶可承受的中斷概率η，在無認知用戶共享授權頻譜資源時，授權用戶的初始中斷概率η₀，認知用戶的最大傳輸功率為P^max，當授權用戶接收機信干比小于可承受信干比η時授權用戶通信可能發生中斷，設參與頻譜共享的認知用戶數為M，認知用戶發射機到授權用戶接收機的有效路徑損耗為h_i(i＝1，2，...，M)可以被授權用戶接收機準確估計，授權用戶發射機到授權用戶接收機間的隨機噪聲G₀及各認知用戶發射機到授權用戶接收機間的噪聲G_i服從獨立的零均值單位方差的指數分布，認知用戶接收機處的環境噪聲為N_i，認知用戶的發射功率為P_i，P＝[P₁，P₂，·P_M]為各認知用戶的功率分配策略的集合，若認知用戶的通信目標為確定合理的功率分配策略最大化系統傳輸速率且滿足不對授權用戶造成有害影響的約束條件，則認知無線電網絡頻譜共享模型及授權用戶中斷概率約束條件可被化簡為：

maxPΣi=1Mlog(1+hiPiNi)]]>

s.t.Πi=1M(1+biPi)<μ,]]>

0≤P≤P^max

式中s.t.代表須滿足的約束條件，b_i＝G_iγ^th/P₀G₀，μ＝(1-η₀)/(1-η)，

利用松弛優化方法可將認知無線電網絡的授權用戶中斷概率約束條件近似等效為各認知用戶的中斷概率，可得改進的認知無線電網絡的頻譜共享模型：

maxPΣi=1Mlog(1+hiPiNi)]]>

s.t.1+b_iP_i＜μ_i，

Σi=1Mμi≤μ]]>

0≤P≤P^max

式中取為等效的各認知用戶中斷概率約束條件，

迭代求解認知用戶功率分配策略過程中，各認知用戶的初始化功率分配策略為環境噪聲的水平N₀，各認知用戶初始的功率迭代調整因子其中b＝[b₁，b₂，·b_M]；

(2)根據授權用戶的反饋控制信息，觀測授權用戶在時間t內發生中斷的次數n；

(3)根據累計觀測的授權用戶反饋控制信息更新估計的觀測中斷概率η^observe：

ηobserve=1/Tifn=0n/telse,]]>

式中t為已觀測的時隙個數，T為設定觀測時隙的長度；

(4)根據認知用戶自身功率與其對應的中斷概率約束條件，及授權用戶可承受的中斷概率η₀與觀測中斷概率η^observe更新調整因子：

λik+1=λik+α(log(ηobserve)-logη)+σ(log(1+biPi)-logηi)]]>

式中為第k個時隙認知用戶i的調整因子，α及σ分別為兩部分調整因子的迭代步長；

(5)計算改進的功率分配策略：

根據等效的各認知用戶的中斷概率約束條件，建立改進的認知無線電網絡的頻譜共享模型的拉格朗日函數L_i(P_i，λ_i)：

Li(Pi,λi)=log(1+hiPiN0+P0Gi)-λi(log(1+biPi)-logμi)]]>

s.t.Σi=1Mμi≤μ]]>

0≤P≤P^max

根據L_i(P_i，λ_i)及其導數可求解得到認知用戶的功率分配策略，得到其中第K+1時刻的功率分配策略

Pik+1=hi-λikbi(N0+P0Gi)(λik-1)hibi]]>

考慮到認知用戶的功率分配策略須滿足條件0≤P_i≤P^max，故這里取認知用戶的功率分配策略

Pik+1=max(0,min(Pmax,hi-λikbi(N0+P0Gi)(λik-1)hibi))]]>

(6)檢測認知用戶對授權用戶的觀測時隙是否大于設定的最大時隙判斷循環是否中止，如果不滿足則返回步驟(2)，如果滿足則終止。