[發(fā)明專利]一種節(jié)能的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310498464.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN103533615B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宏濱;趙峰;李曉歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W48/20
• 分類號(hào): H04W48/20;H04W52/02
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認(rèn)知無線電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方法。

背景技術(shù)

隨著新的無線通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，剩余頻譜資源匱乏和已分配頻譜利用率不高的矛盾日益突出。認(rèn)知無線電技術(shù)使得未授權(quán)用戶可以接入授權(quán)用戶的頻帶，從而提高頻譜利用率，增大系統(tǒng)容量。頻譜共享模型主要有兩種：一種是授權(quán)用戶不活躍時(shí)未授權(quán)用戶占用授權(quán)用戶的頻帶（覆蓋），另一種是授權(quán)用戶活躍時(shí)未授權(quán)用戶共享授權(quán)用戶的頻帶并且不對(duì)授權(quán)用戶造成有害干擾（襯墊）。盡管襯墊式相比覆蓋式的頻譜使用具有系統(tǒng)容量優(yōu)勢(shì)，但是障礙物陰影、多徑衰落等因素的存在限制了單用戶傳輸?shù)南到y(tǒng)容量。協(xié)作傳輸是減弱上述因素的負(fù)面影響，進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量的重要手段。

認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸要求在授權(quán)用戶的干擾約束下盡可能提高未授權(quán)用戶的吞吐量。但是，協(xié)作傳輸由于加入了中繼節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)復(fù)雜度和信令開銷都有所提高甚至可能抵消協(xié)作傳輸帶來的性能增益。中繼選擇是降低系統(tǒng)復(fù)雜度并且保持性能的一種有效措施，在協(xié)作通信系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者在認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸領(lǐng)域引入中繼選擇技術(shù)，產(chǎn)生了一些研究成果。Y.Zou等提出一種認(rèn)知無線電多中繼協(xié)作傳輸時(shí)的中繼選擇方案，以在滿足授權(quán)用戶傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量同時(shí)降低協(xié)作傳輸?shù)闹袛喔怕?。他們還提出了另外三種類似的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方案。L.Li等探討了認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸時(shí)的聯(lián)合中繼選擇和功率分配問題，在授權(quán)用戶的干擾約束下最大化未授權(quán)用戶的吞吐量。上述中繼選擇算法側(cè)重于性能而很少關(guān)注節(jié)能問題。未來認(rèn)知無線電終端攜帶有限能量，而協(xié)作傳輸會(huì)增加系統(tǒng)的能耗，因此有必要在認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸?shù)男阅芎湍芎闹g取折中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方案未考慮能耗的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種節(jié)能的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方法，在保持吞吐量性能的同時(shí)降低了能耗，適用于未來終端小型化、多終端協(xié)作、頻譜資源共享的無線通信系統(tǒng)，特別適用于新能源基站的協(xié)作傳輸。

本發(fā)明技術(shù)方案如下所述。

一種節(jié)能的認(rèn)知無線電協(xié)作傳輸中繼選擇方法，分為中心式中繼選擇方式和分布式中繼選擇方式。

中心式中繼選擇方法，包括：

中心節(jié)點(diǎn)收集各個(gè)候選中繼節(jié)點(diǎn)、授權(quán)用戶及未授權(quán)用戶的信道狀態(tài)信息（h_pr、h_sr、h_rs、h_s、h_ps、h_rp、h_sp）以及用戶信息（P_p、σ²、T、I_th）；

選擇滿足中心式約束條件并且節(jié)點(diǎn)吞吐量最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)。

其中：

PT表示授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)；ST表示未授權(quán)用戶發(fā)射機(jī)；Relay表示候選中繼節(jié)點(diǎn)，定義為系統(tǒng)中的所有待選中繼節(jié)點(diǎn)；σ²表示噪聲的方差；h_pr是PT與Relay之間的信道系數(shù)；h_sr是ST與Relay之間的信道系數(shù)；h_rs是Relay與SR之間的信道系數(shù)；h_s是ST與SR之間的信道系數(shù)；h_ps是PT與SR之間的信道系數(shù)；h_rp是Relay與PR之間的信道系數(shù)；h_sp是ST與PR之間的信道系數(shù)；P_p是授權(quán)用戶的發(fā)射功率；T是傳輸時(shí)間；是能耗閾值；是未授權(quán)用戶的最大發(fā)射功率；是中繼的最大發(fā)射功率；I_th是授權(quán)用戶允許的干擾上限。

所述的信道狀態(tài)信息通過信道估計(jì)獲得，并且和用戶信息一起通過專用信道傳送到中心節(jié)點(diǎn)。

所述的中心式約束條件如下：

（1）發(fā)射功率約束：Ps≤P‾s,Pr≤P‾r;]]>