[发明专利]一种基于感知和迭代搜索的联合功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种认知中继系统中认知发射端和认知中继端功率联合分配的优化方法。

背景技术

认知中继因其双工方式可以分为半双工中继和全双工中继两种。半双工中继需要分别在两个正交的信道或者不同的时间片上接收和发送信号，而全双工中继的接收和发送在相同的频谱资源上同时进行。

虽然全双工中继存在自身的自干扰问题，但是已有的工作证明在进行了充分的物理隔离和干扰消除(包括模拟信号域和数字信号域)之后，全双工中继可以得到很好应用，这就使得全双工中继相对半双工中继来说可能消耗更少的资源，频谱利用率有更大的提高。特别是针对单个用户时，半双工中继由于可能存在一个时隙的空闲，造成了50％的资源损耗。相较之下，全双工中继因其全双工增益，可以提供较半双工更好的性能。引入了全双工中继后，虽然系统频谱效率可能进一步得到提高，但是在认知系统中如何合理的分配认知发射端和全双工认知中继端的发射功率就变成的了需要深入研究的问题。

全双工中继从转发方式上主要可以分为译码转发型(Decode-Forward，DF)和放大转发型(Amplify-Forward，AF)两种。现有的成果主要对全双工DF认知中继系统的功率分配方法和其中断概率进行了分析，并且其仿真结果说明全双工认知中继性能相比半双工认知中继确实可以使系统有较大提升。但是DF类型的全双工中继在实际应用中存在一些弊端。全双工DF中继需要先对接收到的发射端的信号进行译码处理然后再转发给接收端，这一过程对硬件系统有较高要求，存在译码过程造成的不理想时延，还需要认知发射端和认知中继使用共同的码本，这对于通信中的安全性会产生很大隐患，而且若是在认知中继端译码发生错误，就会产生误码传输，严重影响通信系统性能。相对于复杂的DF类型全双工中继，AF类型的全双工中继对信号处理过程更为快速简单，仅是对接收到的信号进行放大处理，然后转发给认知接收端，不存在误码传输的可能，而且全双工DF中继面临的安全性问题在全双工AF中继系统中也不存在，加之在全双工DF认知中继系统中得到的结果不能简单的套用到全双工AF认知中继系统中，因此对于全双工AF认知中继系统的研究很有必要。

在认知网络可以获得干扰信道的瞬时信息h_cp和h_rp时，为了保证认知网络中认知发射端和认知中继的发射功率不影响主网络中合法注册用户，即主用户的正常通信，它们的发射功率需要满足如下限制：P_I＝p_cg_cp+p_rg_rp≤I_th，其中，p_c和p_r分别为认知发射端和认知中继的发射功率，g_cp和g_rp分别为干扰信道瞬时增益，I_th为主用户可以忍受的最大干扰功率。