[發(fā)明專利]基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法

有效

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• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107172704B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 葉仕通;萬智萍;溫凱峰;黃林偉
• 申請（專利權）人: 廣東財經(jīng)大學華商學院
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/26;H04B17/382
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

本發(fā)明屬于認知異構網(wǎng)絡技術領域，公開了一種基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法，認知異構網(wǎng)絡系統(tǒng)模型采用多個中心次用戶節(jié)點協(xié)助其他節(jié)點進行頻譜感知，CSU協(xié)作其他PSU節(jié)點進行頻譜感知，并引入了能量檢測閾值，在提高空閑信道檢測準確率的同時節(jié)省檢測能耗；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)點分配最佳的發(fā)射功率，降低干擾程度并優(yōu)化網(wǎng)絡吞吐量；實驗仿真結果表明，相比較基于集群的協(xié)作頻譜感知分配策略算法和基于QoS約束的能量感知競爭功率分配算法；本發(fā)明的網(wǎng)絡吞吐量分別提升了3.4％和1.5％，平均頻譜利用率分別提高了9.3％和7.4％。

技術領域

本發(fā)明屬于認知異構網(wǎng)絡技術領域，尤其涉及一種基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法。

背景技術

未來的無線通信系統(tǒng)是一種開放式、異構化的無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)，能夠支持用戶有機融合個人喜好和網(wǎng)絡性能等因素來動態(tài)接入最合適的無線網(wǎng)絡。由于現(xiàn)有的異構網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)量增長快、使用效率低，在大量用戶共享帶寬情況下，對于實時多媒體通信(例如高清視頻傳輸)的高吞吐量要求，帶寬限制問題十分嚴重，為了滿足網(wǎng)絡運營商在無線資源利用和管理上的效率，研究專家提出了認知網(wǎng)絡異構網(wǎng)絡的概念，利用認知無線電的頻譜感知能力使用戶能夠選擇合適的網(wǎng)絡接入，減少接入網(wǎng)絡出現(xiàn)沖突受限的概率，提升資源利用效率。一種認知異構網(wǎng)絡中基于克隆選擇算法的動態(tài)頻譜分配算法，該算法以網(wǎng)絡效益最大化為目標，考慮接入網(wǎng)的頻譜需求，并在該算法中設計了一種新的能夠同時考慮接入網(wǎng)頻譜需求和多粒度信道頻譜資源的抗體整數(shù)編碼方式，提高了頻譜使用效率，但吞吐量需求提升時網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)速率無法滿足。一種基于效用最大的多小區(qū)異構網(wǎng)絡調度和功率控制方法，該算法通過用戶與不同網(wǎng)絡的基站關聯(lián)后，再給基站分配功率值，從而使用戶的接入會得到最大的效用，但對于頻譜利用率的提升并不明顯。一種基于集群的異構認知無線網(wǎng)絡協(xié)作頻譜感知分配策略算法，該算法采用分簇的方法來劃分多個簇網(wǎng)絡，通過同一簇中所有次用戶單元進行協(xié)作頻譜感知來獲取主用戶的信道狀態(tài)，接著采用貪婪的啟發(fā)式算法與多項式計算找到最理想的分配策略，雖然協(xié)同感知的方式可以提高頻譜檢測準確率，降低對主用戶的干擾，但網(wǎng)絡消耗了更多的能量。QoS約束下的異構網(wǎng)絡能量感知競爭功率分配算法，該算法采用納什均衡和自分式規(guī)劃方法，在目標速率需求下結合分布式電源分配方案最大限度地提高了網(wǎng)絡的能源效率和吞吐量，但無法解決頻譜檢測準確率較低的問題。

綜上所述，現(xiàn)有技術存在的問題是：目前的異構無線網(wǎng)絡的空閑信道檢測準確率低，頻譜利用效率不高；在限制次用戶的發(fā)射功率以及降低對主用戶的干擾程度中，不能有效解決如何提高異構網(wǎng)絡吞吐量的問題。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法，所述基于協(xié)作頻譜感知和干擾約束的認知異構網(wǎng)絡功率分配方法的認知異構網(wǎng)絡系統(tǒng)模型采用多個中心次用戶節(jié)點協(xié)助其他節(jié)點進行頻譜感知，CSU協(xié)作其他PSU節(jié)點進行頻譜感知，并引入了能量檢測閾值，在提高空閑信道檢測準確率的同時節(jié)省檢測能耗；采用最大化數(shù)據(jù)速率和功率約束條件的優(yōu)化方程，在干擾功率的限制約束下為節(jié)點分配最佳的發(fā)射功率，降低干擾程度并優(yōu)化網(wǎng)絡吞吐量；

所述能量檢測閾值表示為：

所述CSU節(jié)點分配的最佳發(fā)射功率為：

所述PSU節(jié)點分配的最佳發(fā)射功率為：