[发明专利]利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线系统资源分配，特别是涉及利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配方法。

背景技术

在绿色认知无线系统中，尽管被传输的导频信号对信道估计意义重大，但是它并不携带信息，这在一定程度上可视为系统功率资源的浪费。因此，在系统性能需求和数据传输的能效性之间进行适当的平衡符合绿色移动通信的要求，认知无线电技术可成为其实现的途径。在MIMO和SISO环境的认知无线电中，次用户可以通过各种方法来共享主用户的带宽。传输功率是决定系统通信速率、可靠性和功率消耗的一个主要因素。对于一个能量利用率最优的系统，该系统在保持速率、延时等服务质量参数的同时可以将系统的能量降到最低，即每个成功接收到的比特能量消耗(EPG)最小化会得到最优的系统能效性。在导频辅助信道估计时最大化传输速率和最小化传输功率，使得功率速率比达到最小，同时也降低了EPG中断指数，能够在导频密度和其所分配的能量之间找一个最佳的平衡，从而实现对系统资源节能有效的分配。现有技术中利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配的方法得到的EPG中断指数较高，系统的能效性较差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效降低EPG中断指数、优化系统能效性的利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配方法，包括以下的步骤：

S1：初始化P_si(γ)；

S2：如果且γ_si≥γ_vi，继续进行步骤S3；否则，关闭子载波，并标记对应的i；

S3：设置

S4：如果P_si(γ)≤P_max，继续进行步骤S5；否则，设置P_si(γ)＝P_max；

S5：如果继续进行步骤S6；否则，中止传输并等待下一个次用户的感知-传输周期；

S6：如果Ε[P_si(γ)γ_spi-P_ave]≤0，继续进行步骤S7；否则，中止传输并等待下一个次用户的感知-传输周期；

S7：采用变分原理，对传输功率与传输速率的比值进行最优分析，求得系统的最优分配功率

其中，

其中，P_si(γ)是次用户在子载波i上的发射功率，N是子载波的总数，γ_si是次用户发射机和次用户接收机之间衰落信道参数的模平方，γ_vi是次用户信道质量阈值，γ_psi是主用户发射机和次用户接收机之间衰落信道参数的模平方，γ_spi是主用户接收机和次用户发射机之间衰落信道参数的模平方，σ_i是功率反向系数，P_max是次用户的瞬时功率，P_p是主用户在子载波i上的发射功率，R_min是次用户的最小固定速率，Q_int是次用户对主用户不造成干扰时传输功率的最高值，t是数学运算过程中引入的优化变量，k_t是功率放大器运转的恒定常数功率，λ₁、λ₂和λ₃是拉格朗日乘子，是是γ_spi的概率密度函数，是主用户不存在的概率密度函数，是主用户存在的概率密度函数，γ_ui是判定主用户存在的门限值，P_ave是主用户接收机从次用户发射机接收到的干扰的平均功率约束，α是主用户开机的概率，是主用户关机的概率，P是次用户预先设定的传输功率。

有益效果：本发明提供的利用感知信息的绿色认知无线系统资源分配方法，考虑了感知信息，得到了系统的最优分配功率，能够有效降低EPG中断指数，优化系统的能效性。

附图说明

图1为本发明的绿色认知无线系统模型；

图2为本发明中感知帧结构模型；

图3为本发明中系统的EPG中断性能与子载波数N之间的关系；

图4为本发明中系统的EPG指数的CDF性能与子载波数N之间的关系；

图5为本发明中系统采用本发明方法时的EPG指数的CDF性能与α之间的关系。