[发明专利]一种感知时长和资源分配联合优化的方法

权利要求书

1.一种感知时长和资源分配联合优化的方法，优化问题的目标函数为：其中r为数据总速率，τ为感知时隙宽度，X和W分别为用户对各频带的占比矩阵和发射功率矩阵，约束条件为检测和虚警概率、发射功率峰值和均值均受限于预设门限；其特征在于：所述方法包括：

(1)将目标函数展开为从而将优化问题分解为上下两个子层，其中下层优化问题为上层优化问题为其中其中，θ＝1-Δτ/T，Δτ表示供感知时长和无线资源配置最优化计算任务所使用的固定时隙，T表示数据帧周期；

(2)在τ的可行区下限τ_min的右邻域内选取第一、第二插值点τ₁和τ₂，分别代入下层进行优化求解得到结果u(τ₁)和u(τ₂)，进而得到第一插值点和第二插值点坐标值(τ₁，r₁)和(τ₂，r₂)，再基于两个坐标值求得连线的斜率s；

(3)判断s的正负，若s＞0，则计算得到第三个插值点关于τ的坐标τ₃，公式为τ₃＝T·(cos(tan^-1(s)))^1/λ，3≤λ≤5；将τ₃代入下层进行优化得到u(τ₃)，根据{(τ₁，u(τ₁))，(τ₂，u(τ₂))，(τ₃，u(τ₃))}的3个点用二次函数对u(τ)予以插值，得到二次插值函数的系数，进而求取三次函数系数b₃，b₂，b₁，b₀，选择τ的最优解若s≤0，直接得到τ的最优解为τ_min；

(4)将τ的最优解代入至下层进行优化，得到X和W的最优化解

2.根据权利要求1所述的感知时长和资源分配联合优化的方法，其特征在于：展开后表示如下：

其中，f和F分别表示频段索引号和频段总数；X_f和W_f系分别由和构成的向量，表示认知用户索引号集合，x_n，f和分别表示认知用户n对频段f的带宽占用比和在该频段的发射功率；和分别构成X和W，表示频段索引号集合；r_f表示认知系统在频段f持续发送数据的通信总速率，表示如下：

其中，n和N分别表示认知系统用户的索引号和用户总数，α_n为考虑多用户公平性而设置的权重系数，和分别表示授权信号在频段f处于非发射和发射状态发生的概率，表示认知系统对频段f的检测概率的下限，和分别为授权信号处于存在和消失情况下认知用户n在频段f上的数据速率，表示如下：

其中，表示认知用户n的发射端至接收端在频段f的电压增益，通过信道估计获取，符号|·|表示复数的模；β为每个授权频段的带宽；σ²为感知信道接收端的噪声电压方差；表示授权系统在频段f的发射功率，表示授权系统发射端至认知用户n的接收端在频段f的电压增益，即认知用户n在频段f所接收到的授权信号功率，其可作为一个物理量通过信号检测获取；

表示认知系统对频段f检测的虚警概率，展开后的表达式为：

其中，f_s表示检测所用的采样率，符号Q^-1(·)表示Q函数的反函数，Q函数定义为：符号||·||₁表示1-范数。

3.根据权利要求1所述的感知时长和资源分配联合优化的方法，其特征在于：步骤(2)中τ₁＝τ_min，τ₂＝2τ_min。

4.根据权利要求2所述的感知时长和资源分配联合优化的方法，其特征在于：τ的可行区下限其中

其中，I表示与同型的全1向量为授权系统在频段的发射功率。