[发明专利]一种认知无线网络中基于双层单调性优化的功率控制方法

说明书

一种认知无线网络中基于双层单调性优化的功率控制方法，包括以下步骤：(1)考虑包括PU与SUs之间以及不同SUs之间的两部分干扰，优化问题描述为一个多变量非凸性优化问题P1；(2)将问题P1垂直分解为两层优化问题；(3)根据底层问题，在验证问题隐藏单调性的基础之上，采用单调性优化方法，在PU的传输功率给定的情况下优化每个SUs的传输功率；(4)通过获取关键阈值，将底层问题再次转化为单调性优化问题，提出两维单调性优化方法；(5)通过底层问题与顶层问题的交互迭代，最终解决问题P1。本发明提供一种在保障PU的QoS同时最大化PU的净收益的有效且高效的优化方法，以提高系统频谱利用率，优化系统资源的配置。

技术领域

本发明涉及认知无线电网络中，一种基于双层单调性优化算法而进行的最优功率控制方法。

背景技术

随着移动数据服务的快速增长，可用频谱资源的有限性使得频谱拥塞的问题日益突出。动态频谱接入(DSA)，作为移动网络中传统的固定频谱分配方法的有效补充，通过智能化地重复利用未授权系统 (Primary System-PS)或是授权用户(Primary User-PU)充分利用的授权频谱资源，使得非授权用户(Secondary User-SU)能够适时地接入PU的授权频谱进行数据传输，从而使得频谱利用率得到有效的提升。DSA以其优越性，被认为是一种能够实现灵活变通的，并且能够响应时下需求的频谱供给方式之典范，前景广阔。然而，DSA网络中进行频谱共享时，在PU服务于SUs的同时会不可避免的产生干扰，其中包括：1)PU与SUs之间的同信道干扰2)不同的SUs之间的相互干扰。为了在保障PU的QoS前提下服务于SUs以获得额外的收益，在设计频谱共享方案的过程中，合理地进行资源分配与干扰管理是非常有必要的。然而以上所述的干扰往往会使得问题具有非凸优化的问题而变得很难解决，因而提出一种在保障PU的QoS同时最大化PU 的净收益的有效且高效的优化方法是有意义的。

发明内容

为了保证频谱共享能够优化DSA网络中的频谱资源配置，本发明考虑包括PU与SUs之间以及不同SUs之间的两部分干扰，提出了一种在PU的QoS得到保障的同时，通过最大化PU的净收益以实现最优化的功率控制方法。所提出的功率控制算法具有两层结构，在降低了计算复杂度的同时提高了该方法的有效性以及高效性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种认知无线网络中基于双层单调性优化的功率控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(1)在认知无线电网络中，通过授权用户PU和非授权用户SUs 的发送功率控制，在考虑包括PU与SUs之间以及不同SUs之间的两部分干扰的同时，保证PU的QoS的情况下最大化PU的净收益的优化问题描述为如下所示的非凸性优化问题：

P1：max∑_s∈Ωα_sR_s-β(p₀-p₀^min)

其中表示每个SUs的吞吐量，表示PU的上行链路吞吐量，Ω＝{1，2...S}表示的是所有非授权用户(SUs)的集合；

在问题P1中，各个参数定义如下：

α_s:对于每个SU s实现的单位吞吐量PU进行收费的边际系数；

β：PU的边际功率消耗代价，单位为$/Watt；

R_s:每个SU s的吞吐量；

p₀:PU的发送功率；