[发明专利]基于共享频谱接入的载波和功率联合分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电系统中功率注水算法、载波分配方法以及 功率迭代算法，特别适用于授权用户存在或具有干扰容限约束时的共 享频谱接入，目的是合理的分配认知用户的功率和授权用户的频谱， 提高频谱资源的利用率。

背景技术

随着第三代移动通信系统与高速数据网络的出现，特别是对多媒 体数据业务的支持，先进的频谱利用技术及频谱分配算法对系统性能 的提高起到至关重要的作用。认知无线电技术由于能够充分利用授权 用户的空闲频谱，逐渐成为业界和各频谱管理机构的研究热点。基于 认知无线电的频谱分配策略不仅能够完成CR网络中频谱及功率资源 的合理分配，且对提高现有无线通信系统的频谱资源利用率亦有重要 的理论意义。

动态频谱分配能够利用授权用户的可用频谱，同时有效地限制和 降低冲突发生的可能。在正交频谱接入中，每条信道或载波某一时刻 只允许一个认知用户接入，分配结束后，认知用户之间的通信信道是 相互正交的，即用户之间不存在干扰(或干扰可以忽略不计)。由于每 条信道只有一个用户接入，当授权用户的工作状态改变或是由于环境 变化导致授权用户的干扰容限发生变化时，只需要一个或少数认知用 户调整相关的传输参数即可。因此，正交式频谱接入具有较低的系统 复杂度和响应时间，外部环境的变化对认知用户的工作状态影响不 大，但却是以牺牲用户效用为代价的。

在共享频谱接入中，认知用户同时接入授权用户的多条信道或载 波，用户除需考虑授权用户的干扰容限外，还需要考虑来自其它用户 的干扰。在这种情况下，认知用户可以使用全部可用信道，通过类似 “扩频”的形式传输信息，但当外部环境变化时，所有用户的传输参数 均需随之调整，对认知无线电系统的动态性和实时性要求很高。

发明内容

本发明的目的在于避免正交频谱接入中用户效用较低的现状，提 供了一种基于共享频谱接入的载波和功率联合分配方法。本发明完全 解决了共享频谱接入时填充式和下垫式模式下的载波和功率分配问 题，提高了频谱资源的利用率，为认知无线电中的频谱分配提供了新 思路。

本发明的目的是这样实现的：

基于共享频谱接入的载波和功率联合分配方法，通过将频谱感知 和信道估计获得的载波状态信息，根据接入方式的不同选择合适的载 波在认知用户间进行分配，其特征在于包括步骤如下：

(1)建立认知无线网络，认知用户数与授权用户信道数分别为N 和M，授权用户在各条信道上的干扰容限为I_k，初始化干扰容限因子 η_k(0)＝0，其中k为授权用户的第k条信道，且k＝1，2，…，M；

(2)判断网络接入模式，如果允许认知用户接入处于工作状态的 授权信道，则为下垫式频谱接入，转入步骤(5)；否则，为填充式频谱 接入，顺序执行步骤(3)；

(3)根据认知用户的效用函数和拉格朗日最优法，求得任一认知 用户在任一空闲信道上t时刻的传输功率(k∈//)，其中i为第i 个认知用户，且i＝1，2，…，N；