[發明專利]CRN中的功率分配方法及其在智慧交通網絡中的應用

在審

• 申請號: 201810010665.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108347761A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 張新;馬艷波;秦升平;楊瀟;郭強;劉偉龍
• 申請（專利權）人: 山東財經大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/26;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

1.一種CRN中的功率分配方法，其特征在于，包括有如下步驟：

S1、通過使用導頻信號獲得安全認知無線電網絡中主要用戶與次要用戶之間的非理想信道狀態信息，主要用戶為該網絡中頻譜的授權用戶；

S2、設定保障主要用戶正常通信質量不受次要用戶影響的干擾門限；

S3、以安全有效容量為目標函數，功率限制條件為約束條件，構造魯棒性優化問題，求得魯棒性功率值；

S4、系統中的次要用戶按照最優的功率值進行數據傳輸；

S5、系統中主要用戶和次要用戶重新獲取信道狀態信息，如果信道狀態信息發生改變，則按照S3重新計算次要用戶的發射功率；否則按照原有的發射功率進行數據傳輸。

2.根據權利要求1所述認知無線電網絡的功率分配方法，其特征在于：S3中，具體包括：

(3a) 規劃魯棒性優化問題：

設次要用戶發射端與主要用戶接收端之間的信道為主要信道，次要用戶發射端與次要用戶接收端之間的信道為次要信道，次要用戶發射端與竊聽端之間的信道為竊聽信道，分別是主要信道、次要信道和竊聽信道的瞬時信道功率增益，是次要用戶發射端的瞬時發射功率，定義矢量；由于實際通信中，不可能準確獲取從次要用戶發送端到主要用戶之間的信道參數，存在一定的信道估計誤差，因此設定由估計值和誤差值兩組分組成：，其中為已知的信道估計值，為未知的信道誤差值，表示信道增益的不確定集合；以安全有效容量為目標函數，功率限制條件為約束條件，構造如下魯棒優化問題：

（1）；

其中表示次要用戶的功率限制和主要用戶的干擾門限；

(3b) 魯棒性優化問題的范數表示：

式(1)中的魯棒性優化問題的求解會受到不確定集的影響，在此將不確定集表示為D-范數的形式：

（2）；

其中表示權重，表示D-范數；基于此，式(1)中的最后二個公式限制條件可以表示為：

（3）；

定義，則不確定集，可推知

（4）；

其中表示對偶范數，鑒于為一標量，在(3)和(4)式的基礎上，魯棒性優化問題可用D-范數的形式表示為：

（5）；

(3c)求得魯棒性功率值 ：

經驗證，優化問題(5)為凸優化問題，存在唯一的最優解；對(5)建立其拉格朗日函數，并基于Karush-Kuhn-Tucker優化條件得到如下功率分配的等式：

（6）；

其中和為拉格朗日因子；考慮到優化問題的凸性，使用子梯度迭代法求解最優的出拉格朗日因子和，具體的求解過程如下：

a）設置初始迭代次數，拉格朗日因子和的初值為非負實數；

b）當迭代次數為t時，根據式(6)求解對應的發射功率：

（7）；

c）基于隨機優化理論，采用如下各式更新拉格朗日因子：

（8）；

其中表示，和為拉格朗日因子和對應的迭代步長；

d）若和滿足預定義的精度要求，則；否則令，跳轉至步驟b)，繼續迭代直到滿足預定義的精度要求；

e）根據式(6)求解最優的發射功率：

（9）。

3.一種如權利要求1中所述CRN中的功率分配方法在基于認知無線電的智慧交通網絡中的應用。