[发明专利]基于分组博弈交换以及优化功率控制的频谱资源配置方法

权利要求书

1.一种基于分组博弈交换以及优化功率控制的频谱资源配置方法，其特征在于：所述配置方法包括以下步骤：

(1)在认知无线电网络中，通过授权用户PUs和非授权用户SUs的发送功率控制，在考虑包括PUs与SUs之间以及不同SUs之间的两部分干扰的同时，保证PUs的服务质量QoS的情况下最大化PUs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：

受约束于

其中，控制变量为以及表示所有授权用户PUs的集合,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：

β^k：PU k共享自有频谱时的边际功率损耗所对应的价格系数；

PU k服务SU s时收取的边际流量价格；

SU s接入PU k时获得吞吐量，表示为W表示带宽；

PU k的吞吐量，表示为

PU k的吞吐量要求；

SU s的吞吐量要求；

p₀^k：PU k的发送功率；

p₀^k，min：PU k的最小发送功率消耗；

q_s^k：SU s在接入PU k时的发送功率；

n：背景噪声功率；

接入PU k的SUs其SU s-Tx发送端与BS之间的信道功率增益，SUs-Tx表示SUs的发送端；

PU k-Tx与BS之间的信道功率增益，PU k-Tx表示PU k的发送端；

接入PU k的SU s其发送端SU s-Tx与接收端SU s-Rx之间的信道功率增益，SUs-Rx表示SUs的接收端；

PU k-Tx与接入PU k的接收端SU s-Rx之间的信道功率增益；

接入PU k的SUs中的发送端SU s-Tx j与接收端SU s-Rx s之间的信道功率益；

SU s与PU k之间连接状态的标志变量，则表示SU s与PU k相互连接；则表示SU s与PU k断开；

PU的发送功率上限；

SU的最大发送功率上限；

辅助变量，具体形式表示为W表示带宽；

Ω_k：接入PU k的SUs的集合；

(2)问题P1的分层；根据问题P1的特性将问题其分解成为两个子层：问题P1-底层与问题P1-顶层；问题P1-底层解决的是底层的功率分配问题，在PU k接入的SUs集合给定的条件下优化各个用户的功率分配；问题P1-顶层在问题P1-底层的解给出的条件下进一步对接入用户的选择进行优化；

问题P1-底层：

受约束于：

问题P1-顶层：

受约束于：

分层问题中的集合定义：

Ω_k：接入PUs的SUs的集合，即

Ω_K+1：未被选择接入PU k的用户

其中，需要保证每个SU仅选择一个PU进行接入，即

用以及表示问题P1-底层的最优解，即对于PU k及其接入SUs而言最优化的功率分配方案，用Ω_k^*表示问题P1-顶层的最优解，即对于PU k而言最优化的用户接入选择集合；

(3)采用接入用户选择及功率分配联合控制方法对问题P1-顶层进行接入用户集的优化，即求取最优集合Ω_k^*，过程如下：

步骤3.1：接入用户选择及功率分配联合控制方法的初始化设置；设置未被选择接入PUk的非授权用户集设置接入PU k的非授权用户集设置问题P1-顶层的最优解V_k＝0，即PU k能够获得的最大收益；

步骤3.2：定义融合规则与分离规则；将用于定义分组数，即其中融合规则：如果则令为分离规则：如果则令为

步骤3.3：判断当前状态下两种规则的可执行性；通过当前的值与当前最优值V_k相对比，当融合规则与分离规则均不能够使得PU k的收益更大时，跳转至步骤3.7，否则顺序执行步骤3.4；

步骤3.4：BS随机选择一个PU k,PU k随机选择融合或分离，融合则执行步骤3.5，分离则跳转执行步骤3.6；

步骤3.5：融合规则的执行；当时，BS随机选择一个SUz∈Ω_K+1，将SU z从Ω_K+1中剔除并加入集合Ω_K，即求解当前PU k的收益如果则将其设定为当前最大收益，当前最优用户最优集发送信号让BS知晓PU k接入SU z，返回步骤3.3；

步骤3.6：分离规则的执行；当时，PU随机选择一个SU z∈Ω_K，将SU z从Ω_K中剔除并加入集合Ω_K+1，即求解当前PU k的收益如果则将其设定为当前最大收益，当前最优用户最优集发送信号让BS接入SUz，返回步骤3.3；

步骤3.7：结束，输出问题(P1-顶层)的最优解；问题P1的最大函数值即为最优化的用户接入集选择即为Ω_K。