[发明专利]一种基于发射天线功率约束的认知系统功率分配方法

权利要求书

1.一种基于发射天线功率约束的认知系统功率分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)：基于认知系统，建立最小化认知基站发射功率的优化问题，同时考虑认知基站端每根发射天线的发射功率的门限值；

步骤2)：步骤1得到的优化问题为一非凸问题，现对该非凸优化问题进行转化，再进行求解，得到的波束成形向量即为最优的波束成形向量值，通过该值计算出认知基站分配给不同认知用户的发射功率以及不同发射天线所承担发射的功率大小；

步骤1)中所述的根据认知系统建立最小化认知基站发射功率的最优化问题，具体为：建立的优化问题以主用户干扰门限、认知用户信干噪比门限值以及认知基站端每根天线发射功率限制为约束条件，最小化认知基站的发射功率为优化目标函数；

步骤2)中所述的求解步骤1)中建立的优化问题，具体为：步骤1)中建立的优化问题为一二次约束二次规划(QCQP)优化问题，先将原优化问题转化为二次锥规划(SOCP)问题，再使用内敛法进行求解，根据求出的最优的波束成形向量得到最优的功率分配方法；

上述方案具体步骤如下：

(1)基于认知系统，建立最小化认知基站发射功率的最优化问题；该优化问题的约束条件为：主用户干扰门限、认知用户信干噪比门限以及认知基站端每根天线发射功率限制；优化目标为：最小化认知基站的发射功率；

min t k Σ i = 1 K | | t k | | 2 ]]>

s . t . | | h k t k | | 2 Σ i = 1 i ≠ k K | | h k t i | | 2 + σ k 2 ≥ γ k , k = 1 ... K ]]>

Σ i = 1 K | | g l t i | | 2 ≤ β l , l = 1 ... L ]]>

[ Σ i = 1 K t k t k H ] i , i ≤ P i , i = 1 ... N ]]>

式中K表示用户的数目，hk、gl分别代表认知基站到第k个认知用户之间的信道参数信息以及认知基站到第l个主用户之间的信道参数信息；认知基站端为第k个认知用户设计的波束成形向量用tk表示；假设认知用户正常工作所需的信干噪比门限值为γ1...γK，主用户正常工作所能承受的最大干扰门限值为β1...βL，且认知基站端N根天线的发射功率门限依次为P1...PN；为第k个认知用户端接收到的噪声的方差；

(2)将步骤(1)中建立的优化问题转化成SOCP形式的优化问题：

m i n t k , y y ]]>

s . t . 1 + 1 γ k h k t k h k T σ k ≥ 0 , k = 1 ... K ]]>

β l g l T ≥ 0 , l = 1 ... L ]]>

P i [ TT H ] i , i ≥ 0 , i = 1 ... N ]]>

y T ≥ 0 ]]>

其中，T＝[t1 t2 .. tK]；通过求解出的最优的波束成形向量计算出认知基站发射端每根天线的发射功率为其中i表示第i根天线，[]i,i表示矩阵的第i行i列，且i＝1...N；分配给第k个认知用户总的发射功率为