[发明专利]一种认知中继无线网络中功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机无线通信技术领域，特别涉及一种认知中继无线网络中功率分配方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术能够有效抵抗无线通信中多径衰落带来的影响，但是由于受设备尺寸、造价和硬件性能等条件限制，难以应用在实际的无线通信终端中。协作通信技术通过利用单天线移动终端之间的相互协作，共享彼此的天线，形成一个虚拟MIMO系统，从而获得空间分集。未来的无线通信系统需要提供更多高速率的多媒体业务和数据业务，协作通信的目的就是充分利用网络中的节点资源来帮助有通信需求的节点进行高速、可靠的无线通信。

协作通信技术得以发展主要有两方面的因素：网络中空闲资源的存在和协作通信所能提供的增益。

1.网络中空闲资源的存在

以移动通信系统为例来说明无线网络中空余资源的存在。某一时间段内移动通信系统中可能仅有部分移动终端有通信需求，因而网络中较多的移动终端处于空闲状态。但是传统的移动通信系统将所有移动终端看成是互不通信的个体，从而使这部分空闲硬件资源被浪费掉；另一方面，移动通信系统中的移动终端往往具有差异性，如具有不同的计算处理能力以及不同的通信能力等。若将这些移动终端看成是一个可以相互或部分相互通信的整体，则差异性的存在可使不同的移动终端在网络中承担不同的角色，从而有利于整个通信系统性能的提高。因此，如何利用空闲资源来帮助有通信需求的移动终端进行有效通信便成为一个值得深入研究的课题。

2.协作通信增益

无线通信中，由于受带宽、传输功率的限制，加上无线信道的多径衰落，很难达到理想的传输速率和通信质量。为了解决无线信道容量的瓶颈问题，人们给出了MIMO技术。该技术通过在发射端和接收端放置多根天线，形成多个独立的发/收信道，从而达到利用空间分集来提高无线信道传输能力的目的，但是由于受设备尺寸、造价和硬件性能等条件限制，无线终端不一定支持多天线安装。而协作通信技术能够利用无线信道的广播特性，允许单天线终端设备在多用户环境中通过一定规则共享其他用户的天线，形成虚拟天线阵列，使得同一信息能够通过不同的独立无线信道到达接收端。研究表明，协作通信可以提供全部的空间分集增益效果，即n个参与协作通信的节点所提供的空间分集增益等同于信源节点具有n个独立的发射天线所提供的空间分集增益。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于在于解决了基于放大转发中继协议的双向认知无线网络功率分配方法的计算复杂度高、迭代次数多的问题，并引入柯西-施瓦茨不等式，提供了一种更优的、低复杂度的中继功率分配方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明设计的双向认知无线网络模型如图1所示，在该模型中包含一个主用户PU和两个次用户SU₁和SU₂，给出的中继功率分配方法步骤如下：

步骤1、信道统计信息的获取：通过训练序列，目的节点获得可用中继集中的N个可用中继节点将与源节点间以及中继节点与目的节点之间的信道统计信息。

步骤2、确定次用户SU₁发送功率P_s1的下界和上界：P_s1的下界值为0，根据干扰容限最大值计算得P_s1的一个上界值为其中表示次用户SU₁的最大允许输出功率，表示干扰容限，f_s1,p表示次用户SU₁到主用户PU的瞬时信道增益。

步骤3、首先忽略各用户的最大输出功率限制，使用次用户SU₁发送功率P_s1来表示次用户SU₂的发送功率P_s2，即其中f_s2,p表示次用户SU₂到主用户PU的瞬时信道增益。