[發明專利]一種認知無線電網絡的功率控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202110800458.5
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113766620A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳玲玲;高興泉;姜德龍;艾學忠;孟亞男;林琳;郭帥飛
• 申請（專利權）人: 吉林化工學院
• 主分類號: H04W52/18
• 分類號: H04W52/18;H04B17/382
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

本發明公開一種認知無線電網絡的功率控制方法及裝置，方法包括：構建狀態空間模型，通過LMI方法對狀態空間模型計算狀態反饋增益；通過更新時隙k時次用戶i發射功率、時隙k時次用戶i的實際測量信噪比、時隙k時次用戶i對主用戶l產生的干擾，結合誤差動態方程計算時隙k時的次用戶信噪比跟蹤誤差和時隙k時干擾溫度跟蹤誤差，并根據其正負來選擇控制器，通過控制器使次用戶的發射功率降低，根據狀態反饋增益與時隙k的輸入向量乘積等于次用戶i的更新功率功率控制更新指令，再返回重新更新，直至次用戶發射信號不占據頻譜。本發明考慮遠近效應、快速信道衰落、測量誤差、多址干擾和鏈路時延等因素的影響，通過對次用戶功率控制，呈現良好魯棒跟蹤性能。

技術領域

本發明涉及無線電網絡技術領域，具體地說，涉及一種認知無線電網絡的功率控制方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著現代無線通信技術業務的飛速發展，有限的頻譜資源已不能滿足人們日益增長的需求。有效提高頻譜利用率成為通信領域的重要課題。認知無線電可以獨立尋找空閑頻譜，在一定程度上可以提高頻譜的利用效率。與現有的通信系統(4G、4.5G)相比，在下墊式認知無線電網絡(CRNs)中次用戶(SU)和主用戶(PU)共享授權頻段，以提高頻譜利用率。與此同時，這種方式可以直接架構在移動無線網絡上，從而節省建設成本，減少網絡投資。因此，在現有網絡中，下墊式認知無線電網絡已成為提高頻譜效率日益重要的課題。

在下墊式認知無線電網絡中，功率控制是實現頻譜資源共享的關鍵技術之一。在下墊式認知網絡中不影響主用戶的QoS(服務質量)前提下，通過自適應調整次用戶的參數來控制發射功率，從而保證次用戶的QoS。當前，廣大的科研工作者通過結合博弈論、群智能優化、魯棒優化以及隨機優化等方法在下墊式認知無線電網絡中解決功率控制問題上取得了良好的成果。然而，在下墊式認知網絡中基于上述方法的功率控制在上一時隙中更新下一時隙中用戶的系統狀態并不能得到實時準確的描述。

此外，干擾溫度的限制是在下墊式認知無線電網絡中實現功率控制的關鍵約束條件，也是限制動態復用和提高頻譜效率的重要因素。然而，在上述算法中，固定的干擾溫度閾值對于描述次用戶對主用戶的影響顯然是不恰當的。同時，實際的信道狀態信息是不可避免地會受到量化誤差、測量誤差和不確定干擾的影響，從而導致系統性能的下降。

截至目前，功率控制方法都沒有將干擾溫度、量化誤差、測量誤差和不確定干擾等影響納入到功率控制中，暫未有較好的解決方案能夠解決以上問題。

發明內容

在下墊式認知無線電網絡中從動態過程控制的角度來看，應用于功率控制的算法還很少。在CDMA蜂窩通信系統中，提出一種魯棒功率控制方法H_∞，在最壞情況下跟蹤期望的信噪比(SINR)使其最小化，從而達到更好的通信質量和更高的系統容量。針對用戶的QoS，提出了混合H₂/H_∞分布式功率控制算法(Chaves F D S,Abbas-Turki M,Abou-Kandil H,etal.Transmission Power Control for Opportunistic QoS Provision in WirelessNetworks[J].IEEE Transactions on Control Systems Technology,2013,21(2):315-331)，提高了系統的魯棒性。