[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

说明书

一种认知无线电中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，包括以下步骤：(1)在同时保障PUs与SUs的QoS需求情况下，最大化PUs全体的净收益，该优化问题描述为多变量非凸性优化问题；(2)根据问题P1的特性将问题分解为问题(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；(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。本发明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领域，尤其是一种认知无线电中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。

背景技术

移动设备日益智能化的同时，移动数据流量爆炸式增长，可用频谱资源的有限性与日益增长的移动数据流量需求之间的矛盾愈发突出。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(PrimarySystem-PS)或是授权用户(Primary User-PU)未能够被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。由于DSA技术灵活变通，可以作为传统网络的补充，应用场景广泛，具有相当光明的场景。然而，在DSA实现频谱共享的同时，PU服务于SUs的过程中必然相应地产生干扰，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。为了使得PU与SU积极地参与到频谱共享的交易中，在保证PU以及SU提出的QoS需求的同时，通过干扰管理以及有效的资源分配方案最大化PU以服务SU为代价得到的净收益的高效优化方法是有意义的。

发明内容

为了克服现有动态频谱接入方式的无法保证频谱共享能够优化DSA网络中的频谱资源配置的不足，本发明考虑包括PUs与SUs之间以及不同SUs之间的两部分干扰，提出了一种在PUs以及SUs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，所提出的功率控制方法具有两层结构，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：

一种认知无线电中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，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；