[发明专利]基于频谱共享能效最大的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱共享能效最大的功率分配方法，解决现有认知无线电功率分配方法无法获得能效最大化问题。其实现步骤是：1.设置参数并对其初始化；2.求出满足平均发送功率约束条件的拉格朗日乘子τ和满足平均干扰功率约束条件的拉格朗日乘子μ；3.根据所述乘子τ和μ计算第n次迭代后的发送功率Pⁿ；4.分别计算在发送功率为Pⁿ时的能效函数f_n(η)和能效ηⁿ；5.对能效函数f_n(η)进行判决，如果满足迭代停止条件，则得到最佳能效和最佳能效下的最佳发送功率，否则继续循环，直到满足条件或者达到最大迭代次数，得到此时的最佳能效和最佳发送功率。本发明具有能效最大化，迭代停止所需步数少，易于实现的优点，可用于无线通信。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种基于频谱共享能效最大的功率分配方法，可用于绿色认知无线电系统中次级用户能效最大化的功率分配。

背景技术

随着无线和移动通信的迅速发展，日益增长的无线频谱需求与有限的频谱资源之间的矛盾已经成为当前无线通信行业的突出矛盾，然而与此同时，又存在着大量授权的频谱被闲置或者利用率极低的现象。为了改善频谱利用率低下的现状，J.Mitola等人提出了认知无线电的概念，其主要思想是在已授权的频段内，在不影响主用户正常通信的前提下，允许次级用户接入到当前频段，从而大幅提高频谱利用率。为了达到最大化次级用户传输速率并且尽量保护授权用户的目的，次级用户必须最佳分配发送功率，以尽量减小对授权用户正常通信的干扰，因此认知无线电中的功率分配研究受到了国内外学者的广泛关注。

与此同时，无处不在的无线业务以及急剧增加的移动设备数量导致大量的能量消耗和温室气体的排放。绿色通信网络是未来无线网络设计不可避免的趋势。绿色通信网络的思想是，在最大化网络能效的情况下，提供最佳用户体验。

现有的最佳功率分配策略主要针对以下两种机制进行设计：

1)机会频谱接入机制。机会频谱接入机制的思想是，次级用户在检测到主用户不存在情况下，次级用户使用主用户频段进行传输。在该机制下，次级用户需要准确快速的对主用户频段进行检测。由于现有的频谱感知技术不能达到完全准确的检测效果，当主用户不存在，但次级用户误判主用户存在时，次级用户会放弃使用该频段以保护主用户；而当主用户存在，但次级用户误判主用户不存在时，次级用户使用主用户频段进行传输，将对主用户产生干扰。因此最佳功率分配策略的设计在该机制中不仅能起到保护主用户的作用，而且能提供次级用户最大传输速率。

2)频谱共享机制。在频谱共享机制下，次级用户和主用户共享同一个频段，次级用户不需要对主用户状态进行检测。在该机制下，为了保证主用户的服务质量，次级用户需要最佳设计其发送功率。由于在频谱共享机制下，频谱效率更高且次级用户能获得更好的服务质量，因此在频谱共享机制下，设计最佳功率分配策略更为重要。