[发明专利]一种智能电网基于认知无线电的多频谱感知和功率分配的方法

权利要求书

1.一种智能电网基于认知无线电的多频谱感知和功率分配的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：在一个周期内对每一个感知时间τ做以下操作：计算每一个原始通道的功率和每一个认知通道的功率；

步骤S2：优化能源效率η,得到最优感知时间τ^*＝argmaxη；当τ＝τ^*时输出最优功率分配方案；

步骤S3：对于第j个认知通道，给定所需的最小检测概率，基于步骤S2的结果计算检验统计量Δ_j和阈值λ_j；如果Δ_j大于λ_j，判断主用户存在，否则判定主用户不存在；

其中，认知无线电支持的智能电网通讯网络由L个从电信运营买来的原始通道和M个主用户分享的认知通道构成，长度为T的时间段被分为长度为τ的频谱感知时间段和长度为T-τ的传输时间段两部分；

其中，在overlay认知无线电中，步骤S2具体为：对约束功率P的函数-η中的原始通道和认知通道的功率求二阶导数，设τ是固定不变的，判定该函数-η关于原始通道的功率和认知通道的功率是凸函数，直接用凸优化方法求解，然后用拉格朗日乘子法得到的新的函数ξ解决函数-η关于感知时间不是凸函数的问题；优化能源效率η,得到最优感知时间τ^*＝argmaxη；当τ＝τ^*时输出的和就是最优功率分配方案；其中，优化能源效率具体采用下式：

式中，P表示传输功率，R表示总的数据速率；

其中，在underlay认知无线电中，步骤S2具体为：优化能源效率η,得到最优感知时间τ^*＝argmaxη，最优功率分配方案为表示当主用户不存在时，每一个认知用户分配的功率，表示当主用户存在时，每一个认知用户分配的功率；其中，优化能源效率具体采用下式：

其中，P_bt＝[P_bt,1,…,P_bt,L]，和Ψ_j为第j个认知通道的主用户的干扰极限，式中，π_0,j表示第j个认知通道主用户非活动状态的概率，P_fa0,j表示第j个认知通道主用户非活动状态下的虚警概率，π_1,j表示第j个认知通道的主用户活动状态的概率，P_d0,j表示第j个认知通道主用户的最小检测概率，g_sp,j表示智能电网发射者和第j个主用户接受者之间的通道增益。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网基于认知无线电的多频谱感知和功率分配的方法，其特征在于：在overlay认知无线电中，步骤S1中，原始通道的功率和认知通道的功率的计算分别采用下式：

式中，B_b,i表示原始通道的带宽，P表示传输功率，表示原始通道的智能电网接收者的噪声方差，h_b,i表示原始通道的通道增益，表示认知通道的智能电网接收者的噪声方差，h_s,j表示认知通道的通道增益，B_s,j表示认知通道的带宽，π_0,j表示第j个认知通道主用户非活动状态的概率，P_fa0,j表示第j个认知通道主用户非活动状态下的虚警概率，L表示原始通道数，M表示认知通道数，其中，符号[x]⁺表示max(0,x)。

3.根据权利要求2所述的一种智能电网基于认知无线电的多频谱感知和功率分配的方法，其特征在于：在overlay认知无线电中，步骤S3具体为：对于第j个认知通道，给定所需的最小检测概率，基于最优感知时间τ^*、最优分配的功率和通过使用公式来计算检验统计量Δ_j，通过公式计算阈值λ_j；其中，y(n)表示能量检测信号，表示噪声在高斯分布下的方差值，erfc表示互补误差函数，P_d0表示最小探测概率，γ表示信噪比，N表示样本总数；如果Δ_j大于λ_j，判断主用户存在，否则判定主用户不存在。