[发明专利]一种无线电网络中资源公平分配的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息通信领域中无线信道资源和功率分配方法，适用于采用正交频分复用（OFDM）接入技术的认知无线电通信系统的资源分配方法，特别是涉及一种无线电网络中资源公平分配的方法及装置。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展与广泛应用，无线频谱资源变得越来越稀缺。而静态频谱分配又是导致频谱有效利用的主要限制因素。研究表明，许多己分配频谱只是偶尔被授权用户占用，频谱资源利用率很低。认知无线电是提高无线频谱利用率的一项新兴无线通信技术，该技术可以通过智能地感知周围的环境特征，实时调整传输参数，在不影响授权用户（即主用户）的前提下，让未授权用户（即次用户）智能地利用空闲频谱，从而最大限度地提高当前无线频谱资源的利用率。                    _

目前认知无线电通信系统中的动态频谱接入主要分为两种模式，频谱铺垫模式(Spectrum Underlay mode)和频谱覆盖模式(Spectrum overlay mode)。频谱铺垫方式严格限制了次用户的发射功率以保证主用户所接收的干扰在容忍范围内，所以次用户是工作在主用户对其的约束下，且频谱铺垫的方式不需要对频谱空白(Spectrum White Space)进行检测和利用。频谱覆盖要求频段的使用是被“独占的，如果主用户在使用该频段，那么次用户就不能再使用，这样能够避免对主用户的干扰。

近年来，在基于OFDM接入技术的认知无线电通信系统中，一些论文资料提出基于注水算法的改进无线资源分配方法。现有技术有涉及IPWF算法使得在给定子信道功率限制下系统传输速率达到最大；现有技术有涉及基于速率损失限制和干扰功率限制下的系统速率最大化算法；现有技术有涉及在子信道功率峰值受限的情况下，提出了结合子信道分配和功率分配的算法，最大化次用户的吞吐量。

整体而言，在现有的方法中进行信道的选择时，需要次用户和主用户间精确的信道状态信息，来进行信道的分配以提高系统整体性能，但这种信道状态信息通常是不容易得到的，特别是当主用户和次用户间交互较少时。并且，在进行信道资源分配的时候没有考虑到各个次用户间资源分配的公平性，往往会因为资源分配不公平导致某些节点的传输速率非常差，通信得不到保障。

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无线电网络中资源公平分配的方法及装置，尝试提出一种比例公平资源分配算法，在尽可能保障次用户公平接入信道的情况下，使无线信道资源的利用率最大化，是目前信息通信技术领域亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种无线电网络中资源公平分配的方法及装置，通过对信道分配和功率分配进行建模，获取子信道中断概率，接着计算各个子信道上允许的最大发射功率，以及将信道分配给次用户之发射功率，然后根据各个次用户提交的子信道的信道状态信息，进行子信道和相应的功率分配，本方案在进行无线资源分配时，能达到在次用户公平利用信道资源的情况下，最大化系统总的速率的效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无线电网络中资源公平分配的方法，包括：

步骤一、对信道分配和功率分配进行建模；

步骤二、获取子信道中断概率；

步骤三、计算各个子信道上允许的最大发射功率；

步骤四、计算将信道分配给次用户之发射功率；

步骤五、根据各个次用户提交的子信道的信道状态信息，进行子信道和相应的功率分配。

优选的，上述步骤一中，对信道分配和功率分配进行建模，如下：

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