[發明專利]信道不確定性條件下大規模用戶共享信道的功率分配方法

有效

• 申請號: 201610006141.3
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN106941715B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 任國春;陳瑾;王樂;丁國如;王海超;薛震;王茜茜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/26;H04W52/34
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明提出一種信道不確定性條件下大規模用戶共享信道的功率分配方法：計算各個次用戶之間的鏈路損耗；計算各個次用戶之間的相互干擾以及所有次用戶的吞吐量之和；計算符合次用戶峰值功率約束和次用戶之間的干擾約束的每個次用戶鏈路中的最優發射功率；將所述最優發射功率代入主用戶約束條件進行驗證，若主用戶的干擾約束條件成立，則所述最優發射功率就是最合理的發射功率；若主用戶的干擾約束條件不成立，否則，需要將所述最優發射功率下降一個臺階，然后重新代入主用戶約束條件進行驗證，直至找到最合理的發射功率。本發明可在信道不確定性條件尋求使次用戶總吞吐量最大化的功率分配方式。

技術領域

本發明涉及無線通信技術的認知無線電領域，具體講是一種信道不確定性條件下大規模用戶共享信道的功率分配方法。

背景技術

隨著人與人之間的自由通信需求日益增長，無線個人通信被越來越廣泛地運用于交換個人信息，使得不斷增加的高速無線數據需求與無線頻譜資源的日益緊缺產生了尖銳矛盾，這一基本矛盾促使無線通信技術得到迅猛發展。認知無線電作為解決這一矛盾的關鍵技術，具有廣闊的前景。認知無線電就是通過允許未授權用戶以機會主義方式利用授權用戶的頻譜資源，同時不影響授權用戶的正常通信，使許可頻段得到充分利用。而運用認知無線電技術，合理分配用戶功率是主要難題，也是無線資源分配技術的研究核心。

當前，無線傳輸網絡包括無線電認知網絡正逐漸變得越來越龐大而且愈加復雜，用戶數量也呈指數迅速增長，傳播信道的時變和無線信道的隨機性質，這一切都使得通信過程中已經很難回避一些不確定性因素。比如量化誤差，信道估計誤差，傳輸誤差，同步差錯，設備執行出錯等。一些基于完美發射機狀態信息的傳統功率分配方案過于理想化，已經很難滿足實際通信要求。很多現有的技術如基于二分法實現的注水算法，即使能夠實現信道不確定下的吞吐量最大化，也沒有考慮次用戶之間的共存，不能完全保證大規模用戶的需求和主用戶的用戶質量。因此，在我們研究的這個方案中考慮了信道的不確定因素和大規模用戶，更切合實際。

在認知無線電網絡中，存在主用戶和次用戶。主用戶占用頻譜資源進行通信，次用戶就以一定的機會接入頻譜通信，但不能影響主用戶正常工作。而主用戶對外來的干擾有一定的承受范圍，即存在干擾閾值，只要在這個干擾閾值下，主用戶就能正常通信同時還能滿足次用戶工作。用戶通信一般需要接收機來接收信號，發射機來發送信號。

然而，這種信道不確定性條件下大規模用戶共享信道的功率分配方法在實際運用上，存在著一些挑戰：(1)認知無線電網絡中，主用戶會受到次用戶發射信號的干擾，而主用戶接收機與次用戶的發射機之間的信道狀態信息未知；(2)大規模的次用戶接入主用戶頻譜資源通信時，互相之間也會有干擾，這種干擾不可避免；(3)要保證主用戶的服務質量，必須保證主用戶所受的干擾在一定的閾值范圍內。

發明內容

本發明解決的問題是：認知無線電網絡中，在主用戶接收機與次用戶的發射機之間的信道狀態信息未知、大規模的次用戶之間的干擾不可避免且要保證主用戶的服務質量的條件下，尋求使次用戶總吞吐量最大化的功率分配方式

為了解決上述技術問題，本發明提供一種信道不確定性條件下大規模用戶共享信道的功率分配方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取各個用戶位置信息，計算各個次用戶之間的鏈路損耗；

步驟2、對各個次用戶發射功率值進行初始化，計算各個次用戶之間的相互干擾以及所有次用戶的吞吐量之和；計算所有次用戶的吞吐量之和時，具有以下三個約束條件：次用戶的峰值功率約束、次用戶相互干擾約束、主用戶所受干擾約束；

步驟3、計算符合次用戶峰值功率約束和次用戶之間的干擾約束的每個次用戶鏈路中的最優發射功率；