认知解码转发中继系统的功率分配方法技术方案

本发明专利技术公开了认知解码转发中继系统的功率分配方法，属于无线通信的技术领域。本发明专利技术考虑到次用户与主用户之间信道状态信息难以准确获取的实际情况，在优化认知解码转发中继系统中功率分配方案的过程中，引入了根据次用户与主用户之间统计信息确定的信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件以及根据中继与主用户之间统计信息确定的中继对主用户的干扰功率约束条件，首先对统计干扰约束条件进行等效变换，然后引入变量将原优化问题转化为等效的凸优化问题，利用本发明专利技术的方法能够在保证主用户通信质量的情况下获得较高的系统能量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了认知解码转发中继系统的功率分配方法，属于无线通信的

技术介绍
随着无线通信技术的迅猛发展，频谱变得越来越稀缺，传统的频谱管理方法无法满足实际的需要。为了解决频谱资源稀缺和频谱使用率低的问题，提出了认知无线电(Cognitiveradio,CR)技术。与此同时，由于中继通信技术可以减少多径衰落、提高信道容量，中继通信技术正成为无线通信系统中空间分集的关键技术之一。因此，将中继通信技术与CR结合，能够进步一提高无线网络的性能。传统的针对认知中继系统的研究主要集中在功率分配、中继分配/选择、服务质量和子信道分配等方面，没有考虑系统的能耗问题。虽然中继系统能够很好地利用空间增益克服信道衰落，但是采用中继转发信号引起了额外的能量消耗，因此在使用中继系统时需要进行权衡。近年来，以指数增长的数据业务和无处不在的访问需求，引发了网络基础设施的巨大扩张，这使得无线网络的能量消耗非常快，并产生了大量的二氧化碳。因此，提高能量效率(EnergyEfficiency,EE)在未来的无线通信设计中变得越来越重要。另外，通常在计算次用户(SecondaryUser,SU)对主用户(PrimaryUser,PU)产生的干扰功率时，均假设SU与PU之间的信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)对于SU来讲都是已知的。在实际应用中，由于SU与PU之间缺少协作以及其他一些因素(如：信道估计误差、时间延迟、频率偏移等)，很少能够获得它们之间的准确CSI。申请号为201410097168.9，专利技术名称为“一种认知中继网络中功率分配方法”的申请，引入柯西-施瓦茨不等式，避免使用迭代方法，大大降低计算复杂度，达到了与基于内点法的最优功率分配方法十分接近的性能。申请号为201510254819.5，专利技术名称为“基于博弈论的多用户多天线认知无线电系统功率分配方法”的申请，采用博弈论算法来优化分配在多用户天线系统中各用户节点的发送功率，首先每个中继节点的所有天线作为一个整体参与博弈，采用非合作博弈，挑选出其中能够参与通信的中继节点并分配功率，达到纳什均衡后每个节点获得的功率作为它们自身的总功率；然后每一节点内部的各根天线作为博弈的参与者，在总功率一定的约束条件下进行非合作博弈，得到每个节点内每根天线的实际发送功率。上述申请中均未考虑在SU与PU之间的信道状态信息不明情况下如何计算次用户对主用户产生的干扰功率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了认知解码转发中继系统的功率分配方法，在考虑SU与PU之间的CSI无法准确获取的情况下，从提高系统能量效率的角度出发，提供了一种在保障PU用户传输的情况下提高系统能量效率的功率分配方法，解决了假设SU与PU之间CSI已知来分配认知无线中继系统功率的方案忽略了SU与PU之间CSI难以准确获取的实际情况的技术问题。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：认知解码转发中继系统的功率分配方法，包括如下步骤：A、建立系统能量效率最大化的参数优化目标函数：maxxn,pnS,pnR≥0{12Σn=1Nlog(1+xn)-λ(τS(Σn=1NpnS)+PcS+τR(Σn=1NpnR)+PcR)本文档来自技高网...

【技术保护点】
认知解码转发中继系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：A、建立系统能量效率最大化的参数优化目标函数：maxxn,pnS,pnR≥0{12Σn=1Nlog(1+xn)-λ(τS(Σn=1NpnS)+PcS+τR(Σn=1NpnR)+PcR)},]]>其中，为次用户发射机在第n个子信道上的发射功率，为中继在第n个子信道上的发射功率，xn为与第n个子信道有关的变量，引入变量xn的约束条件：λ表示各信道信息传输速率之和与系统总功耗之比的参数，N为子信道个数，1/τS和1/τR分别为次用户发射机端和中继端功率放大器的漏极效率，和为分别次用户发射机端和中继端的电路功率，为从次用户发射机到中继的信道增益，为从次用户发射机到次用户接收机的信道增益，为从中继到次用户接收机的信道增益，和分别为中继端和次用户接收机端的加性高斯白噪声方差，IPS和IPR分别为主用户对次用户和中继的干扰功率，初始化参数λ以及使参数优化目标函数中与λ(τS(Σn=1NpnS)+PcS+τR(Σn=1NpnR)+PcR)]]>相近的阈值δ；B、根据次用户发射机与主用户之间的信道统计信息以及中继与主用户之间的信道统计信息分别建立信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件和中继对主用户的干扰功率约束条件；C、联立步骤A建立的参数优化目标函数和引入的变量xn的约束条件、步骤B建立的信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件和中继对主用户的干扰功率约束条件、次用户发射机发射功率约束条件和中继发射功率约束条件，得到认知中继系统能量效率最大化的等效优化问题；D、求解步骤C所述优化问题得到次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量xn；E、由步骤D求解的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量xn，更新参数λ；F、将当前迭代计算得到的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量xn和参数λ带入参数优化目标函数求解，求解的结果在阈值δ范围内时确定当前迭代计算的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率为最优解，求解的结果超出阈值δ范围时重复步骤D和步骤E直至求得最优解。...

【技术特征摘要】
1.认知解码转发中继系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、建立系统能量效率最大化的参数优化目标函数：maxxn,pnS,pnR≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：左加阔，左超，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32