一种基于纳什博弈的协作抗干扰频谱接入方法技术

一种基于纳什博弈的协作抗干扰频谱接入方法，包括以下过程：1)认知用户以协作方式接入授权用户的频谱，认知用户接收到授权用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助发送授权用户的信息到授权接收端；2)计算授权用户通过认知用户协作帮助后获得的速率RP和授权用户直传时的速率RD；3)如果RP≥RD，则授权用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱，认知用户接入授权用户的频谱后，利用一部分的带宽转发授权用户的信息，利用剩余的带宽发送自己的信息；如果RP＜RD，则授权用户不会授权认知用户接入自己的频谱，继续通过直传发送自己的信息。本发明专利技术有效消除授权用户和认知用户之间相互干扰的问题、提升用户性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信领域中的认知无线电通信
，尤其是一种频谱接入方法。
技术介绍
随着无线通信技术的不断发展，在未来无线通信系统中，无线通信用户变得越来越多，同时人们对无线通信的应用和服务呈爆发式的增长。然而可被无线通信系统使用的频谱资源是有限的，而且大部分频段已经被分配给授权用户，使得这些新的应用和服务没有频谱可用。但是，根据美国联邦通信委员会频谱政策专责小组的研究报告，现有授权频谱的利用率只有15%~85%，这些分配给授权用户的频谱在时间和空间上都没有得到充分的利用。可见造成频谱资源紧缺的主要原因是现有这种静态的频谱管理方式和频谱分配策略。认知无线电通过自适应检测周围无线环境，实时调整系统参数(如调制技术、工作频率和传输功率等)，在保证授权用户的正常通信不受影响的前提下，伺机接入授权频谱，从而充分利用有限的频谱资源，提升频谱资源的利用率。在认知无线电共存式频谱接入方法中，认知用户通过控制自己的发送功率，在不影响授权用户正常通信的前提下，接入授权用户的频谱，和授权用户同时进行通信。然而在这种频谱接入方法中，由于认识用户和授权用户使用相同的频谱同时进行通信，他们之间始终存在干扰，使得原本就非常有限的频谱资源得不到充分利用，授权用户和认知用户的性能也会由于干扰受到影响。
技术实现思路
为了克服已有共存式频谱接入方法中授权用户和认知用户之间相互干扰的问题、以及用户性能受限的不足，本专利技术提供一种有效消除授权用户和认知用户之间相互干扰的问题、提升用户性能的基于纳什博弈的协作抗干扰频谱接入方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:，无线电通信系统包括一个主系统和一个认知系统,其中，主系统由一个授权用户发送端和授权接收端组成,所述主系统支持中继功能，有一段W带宽组成的授权频谱；认知系统由一个认知用户发送端和认知接收端组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；所述协作抗干扰频谱接入方法包括以下过程:1)认知用户以协作方式接入授权用户的频谱，认知用户接收到授权用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助发送授权用户的信息到授权接收端；2)计算授权用户通 过认知用户协作帮助后获得的速率Rp和授权用户直传时的速率Rd ；3)如果Rp≥RD，则授权用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱，认知用户接入授权用户的频谱后，利用一部分的带宽转发授权用户的信息，利用剩余的带宽发送自己的信息；授权用户和认知用户之间的时间和带宽分配问题建模成一个纳什博弈问题，如式(I):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纳什博弈的协作抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包括一个主系统和一个认知系统，其中，主系统由一个授权用户发送端和授权接收端组成，所述主系统支持中继功能，有一段W带宽组成的授权频谱；认知系统由一个认知用户发送端和认知接收端组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；其特征在于：所述协作抗干扰频谱接入方法包括以下过程：1)认知用户以协作方式接入授权用户的频谱，认知用户接收到授权用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助发送授权用户的信息到授权接收端；2)计算授权用户通过认知用户协作帮助后获得的速率RP和授权用户直传时的速率RD；3)如果RP≥RD，则授权用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱，认知用户接入授权用户的频谱后，利用一部分的带宽转发授权用户的信息，利用剩余的带宽发送自己的信息；授权用户和认知用户之间的时间和带宽分配问题建模成一个纳什博弈问题，如式(1)：(t*,b*)=argmaxUi>U‾i(UP-U‾P)(US-U‾S)i=(P,S)---(1)]]>其中，t*和b*分别表示最优时间和带宽分配，UP和US分别表示认知用户接入授权用户频谱后，授权用户获得的速率和认知用户获得的速率，表示为：UP＝min{tR2,(1‑t)bR3+tRD}   (2)US＝(1‑t)(1‑b)R4＝(1‑t‑b+tb)R4   (3)其中，t表示第一个时隙授权用户发送自己信息所占的时间，b表示在第二个时隙认识用户帮助转发授权用户信息所占的带宽，t和b的取值范围为0～1，RD为授权用户直传时的速率，R2=Wlog2(1+PPγ2N0),R3=Wlog2(1+PSγ32N0),R4=Wlog2(1+PSγ42N0),]]>PP和PS分别为授权用户和认知用户的发射功率，γ1，γ2，γ3和γ4分别为授权用户发送端到授权接收端，授权用户发送端到认知用户发送端，认知用户发送端到授权接收端和认知用户发送端到认知接收端链路的信道增益，N0为噪声功率谱密度；式(1)，分别表示授权用户和认知用户的最小速率要求，通过纳什博弈方法获得上述的最优时间t*和带宽分配b*：当bR3‑RD‑R2＜0时，t*=R2R3R4+RDR4(R2+R3-RD)2R2R4(R2+R3-RD)---(4)]]>b*=4R2R4(R2+R3-RD)(R2+R3-RD)(2R2R4-RDR4)-R2R3R4---(5)]]>当bR3‑RD‑R2≥0时，t*=RD+R22R2---(6)]]>b*=RD+R2R3---(7);]]>如果RP＜RD，则授权用户不会授权认知用户接入自己的频谱，继续通过直传发送自己的信息。...

【技术特征摘要】
2014.01.13 CN 201410013911.81.一种基于纳什博弈的协作抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包括一个主系统和一个认知系统，其中，主系统由一个授权用户发送端和授权接收端组成，所述主系统支持中继功能，有一段W带宽组成的授权频谱；认知系统由一个认知用户发送端和认知接收端组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；其特征在于:所述协作抗干扰频谱接入方法包括以下过程: 1)认知用户以协作方式接入授权用户的频谱，认知用户接收到授权用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助发送授权用户的信息到授权接收端； 2)计算授权用户通过认知...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢为党，何娣，汪晶，华惊宇，彭宏，徐志江，孟利民，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33