[发明专利]一种认知无线电中视频通信功率速率联合控制方法

说明书

本发明的目的在于提供一种认知无线电中视频通信功率速率联合控制方法。该方法在主用户效用函数的提出中，考虑了次用户对其干扰和自身的收益,在次用户的构建中，针对次用户视频业务的特征，提出了针对视频业务的效用函数,该效用函数充分考虑了不同次用户在传输不同内容的视频时，对带宽和功率的需求不同这一特点，体现了认知无线电中资源分配的公平性和有效性,同时，在计算次用户功率单价时，是基于主用户效用最大这一原则的，这能够尽可能降低次用户对主用户的功率干扰。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种认知无线电中视频通信功率速率联合控制方法。

背景技术

认知无线电在通信领域已经被公认为一种节约带宽资源的无线网络。它能够让用户更加高效合理的利用无线资源。在认知无线电网络中，主用户被授权一定的带宽，一个或多个次用户在主用户有频谱空闲时，自主感知其空闲带宽并在不干扰主用户自身业务的条件下与之共享频谱。

如今已经有越来越多研究认知无线电中传输数据的问题。在认知无线电中，控制功率是提高网络资源再利用一个非常有效的方法。降低次用户的发射功率，不仅可以降低主用户对次用户功率干扰，还可以延长次用户移动终端的电池使用寿命。在现有的一些资源分配方法中，有各种不足，比如虽然都是认知无线电场景下功率和速率联合分配机制，但都没有考虑特定的业务。如今视频业务越来越多，如视频聊天，网络会议等等，这些视频在传输过程中会有特殊的要求，如对时延很敏感，需要考虑用户视觉感受等等。因此当传输视频业务时，传统的联合功率速率控制方法将不再合适。当然，也有不少学者对特点的视频业务进行资源分配的研究。但美中不足的是，他们只考虑了视频传输过程在速率的控制，却没有功率控制机制。在无线网传输视频中，合理的功率控制是至关重要的，它可以减少各用户之间的干扰，提高视频的传输质量。因此，需要一种认知无线电场景下，针对视频业务的，能够公平高效的分配传输资源的方法。

本发明在已有方法的基础上，提出了一种认知无线电传输视频的场景下，基于非合作博弈的联合功率速率控制机制。该机制针对视频传输特点，提出了一种公平高效的次用户博弈模型。该模型充分考虑了不同用户传输不同视频内容时，对速率的要求也不同这一特点，以用户收到的视频质量作为次用户的收益，而不是仅仅以吞吐量作为次用户收益。这体现出各次用户之间的公平性。同时，次用户的功率单价是主用户根据自身效用最大来计算出来的，保证了主用户的收益。

发明内容

技术问题：本发明的在于提供一种在认知无线电中视频通信功率速率联合控制的方 法。该方法能够在主用户效用最优的条件下，计算出惩罚因子，并将惩罚因子的值告诉次用户，次用户根据此信息，彼此进行博弈，使得自身效用最优，最终确定各次用户的传输速率和发射功率。

技术方案：本发明在于提出一种认知无线电传输视频的场景下，基于非合作博弈的联合功率速率控制机制。该机制针对视频传输特点，提出了一种公平高效的次用户博弈模型。该模型能够充分考虑了不同用户传输不同视频内容时，对速率的要求也不同这一特点，以用户收到的视频质量作为次用户的收益，而不是仅仅以吞吐量作为次用户收益。这体现出各次用户之间的公平性。同时，次用户的功率单价是主用户根据自身效用最大来计算出来的，保证了主用户的收益。

本发明所涉及的认知无线电系统的网络结构图如图1所示。图中主用户为PU，被授权带宽为W(MHz)的频谱，主用户与主用户基站BS_p进行通信。同时次用户为SU_i，i＝1,2,...,N，这N个次用户同时使用主用户授权的无线网中，与主用户频谱共享，并采用码分多址(CDMA)方式与次用户基站BS_s进行通信。