[发明专利]一种基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法

权利要求书

1.一种基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包括一个授权系统和一个认知系统，其中，授权系统由一个授权用户发送端PT和授权接收端PR组成，所述授权系统支持中继功能；认知系统由L个认知用户发送端ST_i,i∈L={1,2,3,...,L}和一个共同的接收端SR组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；其特征在于：所述基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法包括以下步骤：

1）授权用户发送端PT计算通过直传时到授权接收端PR的速率R_K，与其目标速率R_T比较，如果R_K＜R_T，则授权接收端PR向周围认知用户发送协作请求信号以寻求认知用户的协作；

2）收到协作请求信号后，授权用户发送端PT发出一个协作响应信号；

3）认知用户发送端ST_i接收到协作请求信号和协作响应信号后，计算自己完全作为授权用户发送端PT的中继，即使用全部的子载波和功率帮助转发授权用户发送端PT信息时可达到的速率

4）在所有认知用户中找出能够获得最大的认知用户ST_b，并找出该认知用户能够帮助授权用户达到的速率

5）如果则ST_b广播合作确认信号，以全双工OFDM协作的方式接入授权用户的频谱；否则，授权用户继续通过直传发送自己的信息；

6）授权用户收到合作确认信号后，分配一部分子载波给ST_b，允许其以全双工OFDM协作的方式接入自己的频谱，ST_b获得授权用户的频谱接入后，在第二个时隙利用一部分子载波和功率帮助转发授权用户的信息，利用另外一部分子载波和功率在第一个和第二个时隙发送自己的信息。

2.如权利要求1所述的一种基于全双工OFDM协作的抗干扰频谱接入方法，其特征在于：认知用户的子载波和功率分配建模为：

max{G,p}Rs---(1)]]>

满足以下条件Rp≥RTΣk∈G‾ppss,bk≤PsΣk′∈Gspsp,bk′+Σk′∈G‾spss,bk′≤Ps---(2)]]>

其中，G＝{G_p,G_s}和分别表示认知用户的子载波和功率分配，G_p和G_s分别表示分配给授权用户和认知用户的子载波集合，和分别表示G_p和G_s的补集，和分别表示ST_b在第二个时隙在子载波k'上用于中继授权用户信息和发送自己信息时的功率，表示ST_b在第一个时隙在子载波k上用于发送信息时的功率，P_s表示认知用户的最大发送功率；R_p和R_s分别表示认知用户接入授权用户频谱后，授权用户和认知用户获得的速率：

R_p＝min{R₁,R₂}                 （3）

Rs=Rs1+Rs2---(4)]]>

其中，R₁和R₂分别表示授权用户在第一个和第二个时隙获得的速率：

R1=12Σk∈Gpln(1+γ1,bkppk)---(5)]]>

R2=12Σk′∈Gsln(1+γ2,bk′psp,bk′)---(6)]]>

其中和分别表示子载波k在链路PT到ST_b和子载波k'在链路ST_b到PR上的信道增益，表示在子载波k上用于发送授权用户信息时的功率，按照注水算法进行分配；

和分别表示认知用户在第一个时隙和第二个时隙获得的速率：

Rs1=12Σk∈G‾pln(1+γ3,bkpss,bk)---(7)]]>

Rs2=12Σk′∈G‾sln(1+γ3,bk′pss,bk′)---(8)]]>

其中和分别表示子载波k和k'在链路ST_b到SR上的信道增益；

通过拉格朗日乘子法获得上述的最优子载波和功率分配：

pss,bk*=(12βP1-1γ3,bk)+---(9)]]>

psp,bk′*=(βR22βP2-1γ2,bk′)+---(10)]]>

pss,bk′*=(12βP2-1γ3,bk′)+---(11)]]>

Gp*=argmaxGpΣk∈GpFk---(12)]]>

Gs*=argmaxGsΣk′∈GsFk′---(13)]]>

其中

Fk=βR12ln(1+γ1,bkppk)-12ln(1+γ3,bkpss,bk*)+βP1pss,bk*---(14)]]>

Fk′=βR22ln(1+γ2,bk′psp,bk′*)-12ln(1+γ3,bk′pss,bk′*)+βP2(pss,bk′*-psp,bk′*)---(15)]]>

其中和表示拉格朗日乘子。