[发明专利]基于协作中继的鲁棒认知通信系统功率分配方法

权利要求书

1.基于协作中继的鲁棒认知通信系统功率分配方法，其特征在于，包括：

通信模型建立步骤，用于利用认知用户充当授权用户的中继节点建立协作中继通信模型，并基于所述协作中继通信模型建立以通信系统误码率最小化为目标函数的具有功率约束条件的优化模型；

功率分配步骤，在信道状态信息已知的情况下，利用拉格朗日对偶算法、KKT条件获得认知用户最优发射功率，并根据该认知用户最优发射功率计算得到认知通信系统的传输容量；当授权用户发射端的发射功率一定时，通过调整所述中继节点的发射功率满足通信系统的误码率的要求；

所述通信模型建立步骤进一步包括：

协作中继通信模型建立步骤，用于基于三节点两跳传输模式求得用户接收端经过两个时隙所接收的信号，并根据AF中继机制求得所接收信号的信噪比；

优化模型建立步骤，用于根据通信系统的瞬时误码率表达式获得系统的平均误码率，并对授权用户、认知用户发射极的发射功率进行约束，并引入一保护因子得到鲁棒的功率分配的约束条件模型，其表达式为：

s.t.c1:P_S≤P_S^max

c2:P_i≤P_i^max

其中，g_i表示认知用户与授权用户接收端之间的信道增益，I_th为授权用户接收端所能承受的来自认知用户的最大干扰阈值，ε_i为授权用户接收端的干扰阈值的保护因子，ε_i∈(0,1)；

所述功率分配步骤进一步包括：

系统传输容量获取步骤，用于通过拉格朗日对偶算法和KKT条件计算求得最优认知用户发射功率，并根据该最优发射功率计算得到认知通信系统的传输容量，其中，所述最优认知用户发射功率表达式为：

其中，M用于表示进制数，P_S是授权用户发射端的发射功率，P_i为中继节点的发射功率，h_SD为授权用户发射端与接收端之间的信道增益，h_iD为中继节点到授权用户接收端之间的信道增益，N₀为信道背景噪声的方差，λ_i、ω_i为拉格朗日因子；

系统误码率获取步骤，用于根据系统传输容量步骤中得到的最优认知用户发射功率计算求得相应的认知通信系统的误码率。

2.如权利要求1所述的基于协作中继的鲁棒认知通信系统功率分配方法，其特征在于，所述协作中继通信模型建立步骤得到的信号表达式为：

其中，h_iD为中继节点到授权用户接收端之间的信道增益，N_iD为中继节点到授权用户接收端之间的信道背景噪声，P_i为中继节点的发射功率，P_S是授权用户发射端的发射功率，h_Si是授权用户发射端到中继节点的信道增益，x表示授权用户发出的信号，N_Si表示授权用户发射端到中继节点的信道背景噪声，其均值为零，方差为N₀。

3.如权利要求2所述的基于协作中继的鲁棒认知通信系统功率分配方法，其特征在于，所述协作中继通信模型建立步骤得到的信噪比为两个时隙内信噪比的叠加，进一步包括：

第一时隙授权用户接收端接收到的信号信噪比表示为SNR_SD：

第二时隙授权用户接收端接收到的信号信噪比表示为SNR_AF：

其中，h_SD为授权用户发射端与接收端之间的信道增益，N_SD表示授权用户发射端与接收端之间的信道的背景噪声，N_iD为中继节点到授权用户接收端之间的信道背景噪声。