[發(fā)明專利]基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認(rèn)知異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功率分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710327178.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN107172704B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉仕通;萬智萍;溫凱峰;黃林偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)華商學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W52/24
• 分類號(hào): H04W52/24;H04W52/26;H04B17/382
• 代理公司: 北京國(guó)坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認(rèn)知異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功率分配方法，其特征在于，所述基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認(rèn)知異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)功率分配方法的認(rèn)知異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型采用多個(gè)中心次用戶節(jié)點(diǎn)協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，CSU協(xié)作其他PSU節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，并引入了能量檢測(cè)閾值，在提高空閑信道檢測(cè)準(zhǔn)確率的同時(shí)節(jié)省檢測(cè)能耗；采用最大化數(shù)據(jù)速率的聯(lián)合優(yōu)化方程，在干擾功率的限制約束下為節(jié)點(diǎn)分配最佳的發(fā)射功率，降低干擾程度并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量；

所述能量檢測(cè)閾值表示為：

所述CSU節(jié)點(diǎn)分配的最佳發(fā)射功率為：

所述PSU節(jié)點(diǎn)分配的最佳發(fā)射功率為：

所述最大化數(shù)據(jù)速率的聯(lián)合優(yōu)化方程為：

采用CSU協(xié)作其他PSU節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知，PSU節(jié)點(diǎn)i需要接入一個(gè)授權(quán)信道j，t作為時(shí)隙長(zhǎng)度，S_i^t(j)、Q_i^t(j)分別表示PU在時(shí)隙t對(duì)信道j的占用/未占用狀態(tài)，q_i[j]表示節(jié)點(diǎn)i接收到來自主用戶的信號(hào)，是帶有零均值和方差為δ_i²的隨機(jī)過程；用ψ_i[j]來表示信道噪聲，是帶有零均值和方差為δ_u²的高斯獨(dú)立同分布的隨機(jī)過程，對(duì)于信道被PU占用的情況，S_i^t(j)表示為：

S_i^t(j)＝q_i[j]+ψ_i[j]；

對(duì)于信道未被PU占用的情況，Q_i^t(j)表示為：

Q_i^t(j)＝ψ_i[j]；

節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行頻譜感知的能量消耗量表示為：

在S_i^t(j)、Q_i^t(j)下的e_i分布是一個(gè)帶有2δf自由度和非中心參數(shù)為2λ_i的非中心卡方分布；

ρ_Z(i)表示PSU節(jié)點(diǎn)i檢測(cè)到信道被主用戶占用的準(zhǔn)確率：

e_T表示能量檢測(cè)閾值：

基于CSU協(xié)作頻譜感知下檢測(cè)到信道被主用戶占用的準(zhǔn)確率：

其中G表示CSU節(jié)點(diǎn)的數(shù)量；

確定CSU和PSU的發(fā)射功率約束條件包括：

在網(wǎng)絡(luò)中CSU節(jié)點(diǎn)i的最大發(fā)射功率為PSU節(jié)點(diǎn)z的最大發(fā)射功率為則節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)z的最大發(fā)射功率約束分別為：

其中j表示信道，L_C表示CSU節(jié)點(diǎn)的信道組，L_P表示PSU節(jié)點(diǎn)的信道組；

網(wǎng)絡(luò)中PU節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為m，用分別表示CSU和PSU的干擾功率，則CSU、PSU的干擾功率約束分別為：

表示節(jié)點(diǎn)i在信道j的傳輸協(xié)方差矩陣，表示節(jié)點(diǎn)z在信道j的傳輸協(xié)方差矩陣；表示節(jié)點(diǎn)i到第b個(gè)PU的信道矩陣；

傳輸持續(xù)時(shí)間為T，CSU節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)隙t_i的約束條件為：

所述CSU節(jié)點(diǎn)的最佳發(fā)射功率分配方法包括：

將最佳發(fā)射功率分配問題配制為方程組：

其中N_CSU表示CSU節(jié)點(diǎn)的集合；

引入因子以及新的變量ξ，將CSU節(jié)點(diǎn)功率的優(yōu)化調(diào)度問題轉(zhuǎn)化為：

接著令t_i＝e^q，ξ＝e^p，并將其代入，通過目標(biāo)函數(shù)的自然對(duì)數(shù)得到：

通過求出的p值可以得到最小化的ξ，推導(dǎo)出最大的β_i值，再根據(jù)求出CSU節(jié)點(diǎn)的最大化速率，從而求出CSU節(jié)點(diǎn)分配的最大發(fā)射功率

所述PSU節(jié)點(diǎn)的最佳發(fā)射功率分配方法包括：

PSU節(jié)點(diǎn)z基于最大化數(shù)據(jù)速率和功率約束條件的優(yōu)化方程為：

若為已知時(shí)，PSU節(jié)點(diǎn)z在信道j的最佳發(fā)射協(xié)方差為：

x_z、y_z是分別對(duì)應(yīng)于CSU節(jié)點(diǎn)和PSU節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率的拉格朗日乘子；

采用一種次梯度更新方法來更新x_z、y_z：

當(dāng)更新至目標(biāo)函數(shù)的最佳值，此時(shí)PSU節(jié)點(diǎn)分配的最佳發(fā)射功率為：