[发明专利]一种用于认知无线电网络的信道和功率联合分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及应用在认知无线电网络中的信道和功率资源的分配。

背景技术

随着无线应用的不断增加，以及无线网络高速化、宽带化的发展趋势，无线频谱资源面临着严重匮乏的局面，但是从大量研究结果来看，频谱资源的缺乏主要是由于当前无线接入技术对于频谱的利用方式不合理引起的。现有的对于无线通信网络的频谱分配方法主要采用固定分配方式，即将某一频谱块分配给特定无线接入网络，然后再把这个无线频谱块分成若干个大小固定的子块，子块之间间隔一个保护频段，分配给获得授权的不同运营商。虽然这种固定频谱分配方式简单，但是存在频谱利用低的特点。例如大多数通信网络在设计之初都考虑了网络可能的最大传输流量，而实际情况是，通信网络并非全天候满负荷运行，因此在时间和空间上频谱资源并没有被充分利用，造成了频谱资源的浪费。为了解决这个问题，认知无线电技术应运而生，基于认知无线电技术的认知无线电网络是一个智能无线通信网络，它能够感知、学习周围无线环境，通过对相应操作参数(如发射功率、载波频率和调制技术)的调整，以使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化，从而完成在任何时间任何地点高可靠性的通信以及对频谱资源的高效利用。利用认知无线电的智能感知能力，未授权用户在授权用户未使用许可频段时，在不对授权用户造成干扰的情况下，使用原来分配给授权用户的频谱资源进行通信。

认知无线电技术是下一代通信技术的发展方向。认知无线电网络是在认知无线电技术基础上形成的网络形态，是当今通信技术的前沿研究领域之一。认知无线电网络各项研究刚刚起步，尚有诸多主要问题及关键技术未得到有效解决。其中认知无线电网络的动态频谱分配是关键技术之一。因此本发明对认知无线电网络的发展具有重要的理论和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于认知用户速率要求和用户公平性的信道和功率联合分配方法。该方法从认知用户的速率要求和用户公平性出发，利用合作博弈中纳什协调解构造目标效用函数，在保证认知用户的最小速率要求的前提下，充分考虑了认知用户的公平性及对主用户的干扰避免。

本发明的目的是通过如下方式实现的：一种用于认知无线电网络的信道和功率联合分配方法，特征如下：

(a)定义目标效用函数：

效用函数表达式：

maxA,PU,U=Πk=1K{ρk,mΣm=1MWlog2[1+γk,m(pk,m)]-Rkmin}---(1)]]>

其中A和P分别表示认知用户k的子信道和发射功率分配矩阵，K和M分别表示认知用户和子信道个数，W为子信道的带宽，γ_k，m表示第K个认知用户在子信道m上的信干比(SINR)，表示第K认知用户的最小速率要求。

(b)构造分配矩阵：