[发明专利]无线通信系统中基于概率的资源分配系统和方法

说明书

本发明要求2009年3月25日递交的发明名称为“无线通信系统中基于概率的资源分 配系统和方法”的第61/163,384号美国临时申请案和2010年3月22日递交的发明名称为 “无线通信系统中基于概率的资源分配系统和方法”的第12/729,101号美国申请案的在先 申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。

技术领域

本发明大体涉及无线通信，更具体地，涉及无线通信系统中的一种基于概率的资源分 配系统和方法。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio，简称CR)被认为是这样一种无线电，其中的通信系统 感知周围环境和内部状态，并可根据该信息和预定目标制定有关其无线电操作行为的决 策。CR系统通常包含多个主用户(primary user，简称PU)，也称授权用户(licensed user， 简称LU)，以及多个认知用户。PU的示例包括电视频段中的电视信号发射台或无线麦克 风。认知用户是未授权的CR用户，且可以感知PU的频谱利用率。

在CR系统中，CR发射机在不干扰PU的前提下发送其信号，同时CR接收机可以在 来自PU的特定干扰下解码这类信号，这时便建立了通信，换言之，当CR用户可以合法 地发射和可靠地接收时便可以建立通信。CR用户可以在不对PU造成干扰的前提下使用授 权的频段。当CR用户可以在不对主用户造成干扰的前提下发射信号时，就是所谓的传输 机会或频谱机会。显然，感知频谱以检测频谱机会的能力对于CR性能至关重要，且已成 为大量研究的课题。

CR的基本概念是允许未授权的CR用户在不对PU造成干扰的前提下使用授权的频 段。因此，CR用户必须能够识别和使用主用户未使用的频段。事实上CR用户的可用频段 可能随时间和位置而变化。当一个CR用户拥有发射到多个CR接收机的信息时，可能需 要将与传输机会对应的资源分配到不同的CR接收机，以在保证性能要求和目标的前提下， 将该信息发射给CR接收机。

发明内容

通过无线通信系统中基于概率的资源分配系统和方法的实施例，大致可以实现这些技 术优势。

根据一个实施例，提供一种集中式资源分配方法。该方法包括，协调一组认知无线电 (cognitive radio，简称CR)用户对的频谱感知信息，计算该组CR用户对中各个CR用户 对的基于概率的信息，所述计算基于所述频谱感知信息，计算各可分配信道的调整值，以 及为可分配信道组中的未分配信道分配CR用户对，所述分配根据基于概率的信息完成。 该方法还包括，更新调整值，如果调整值未收敛，则重新分配CR用户对并更新调整值， 以及向CR用户对组发送消息，其中所述消息包含与信道分配的CR用户对相关的信息。

根据另一实施例，提供一种在认知无线电(cognitive radio，简称CR)用户上分配资 源的方法。该方法包括，协调一组CR用户对的频谱感知信息，根据频谱感知信息计算基 于概率的信息，计算各可分配信道的调整值，以及根据基于概率的信息计算各CR用户对 的效用值和功率分配。该方法还包括，与该组CR用户对中的其他CR用户对共享效用值， 对于各信道I，其中I的范围是从1到可分配信道的数量，将信道I的发射功率设为第一个 值，并且在CR用户的信道I相关的效用值是最大效用值的情况下更新调整值。

在CR用户的信道I相关的效用值不是最大效用值时，将信道I的发射功率设为第二 个值。该方法进一步包括，更新调整值，重复计算效用值和功率分配，与其他CR用户对 共享效用值，对于各信道I，如果调整值未收敛，则更新调整值，以及通过分配给CR用户 的信道进行发射。

根据另一实施例，提供一种通信装置。该通信装置包括一个与天线耦合的接收机、一 个与所述天线耦合的发射机和一个与所述发射机和接收机耦合的处理器。所述接收机接收 天线检测到的信号，发射机使用天线发射信号，处理器感知发射和接收信号的频段的状态， 结合从相邻通信装置接收的频段状态，根据该频段状态计算条件概率，计算和更新每条可 分配信道的乘数，根据计算的功率分配和效用选择通信装置对，以及为所选的通信装置对 分配资源。

一个实施例的一个优点在于，使用协作频谱感知的基于概率的资源分配允许向CR用 户分配资源，并可以在考虑业务质量要求等性能要求的同时保护PU。