[发明专利]一种协作认知网络中公平且能效高的联合资源分配方法

摘要

一种协作认知网络中公平且能效高的联合资源分配方法，属于无线通信技术领域。在协作认知网络中，次要系统协助主要系统达到其目标速率，同时次要系统利用空闲子载波传输自己的信号。该资源分配方法不但将次要系统的功率分配与子载波分配联合起来优化分配，达到能效高的目的，且同时可以平衡次要用户之间的公平性，填补了在协作认知网络中资源分配考虑用户间公平性的空白。

主权项

一种协作认知网络中公平且能效高的联合资源分配算法，由以下协作认知无线电系统来实现：该系统包括主要系统和次要系统两部分，主要系统由主要用户发射端PT、主要用户接收端PR组成，次要系统由N对次要用户发射端ST_n和次要用户接收端SR_n组成，其中n∈U，表示第n个次要用户，集合U＝{1,2,3,...,N}，次要系统在主要系统运作过程中作为其中继，协助其传输信号，中继模式为译码转发；本系统中共N个次要用户，K个子载波，设子载波集合S＝{1,2,3,...,K}，设γ_k,0、γ_n,k,1、γ_n,k,2和γ_n,k,3分别为主要用户发射端对主要用户接收端、主要用户发射端对第n个次要用户发射端、第n个次要用户发射端对主要用户接收端和第n个次要用户发射端对第n个次要用户接收端链路的信道功率增益，其中k∈S，表示第k个子载波，n∈U，各链路对应的信号发射功率分别为p_k,0，p_k,0，p_n,k,2和p_n,k,3；该方法的具体步骤如下：1)计算主要系统的平均速率第一传输阶段，主要用户发射端通过K个子载波发射信号至主要用户接收端，这时所有的次要用户发射端均能监听到信号，每个次要用户发射端接收子载波集合表示为满足其中符号U表示对集合求并集，因此，主要用户发射端至各次要用户发射端的平均速率可表示为：$R_1=E\[\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{k\∈{\mathrm{\Ω}}_n^1}{\Σ}ln(1+{\mathrm{\γ}}_{n,k,1}{p}_{k,0})\]---\left(1\right)$其中符号E[]是对括号中的部分求数学期望，符号∑表示对其上下标所限制的范围内进行求和；第二传输阶段，次要用户发射端对接收的信号进行重新编码并重传，因此之前分配的子载波也被打乱重新分配，重新分配后的子载波集合表示为满足其中表示第n个次要用户发射端用来给主要用户接收端传送信号使用的子载波集合，而表示剩余的用来给第n个次要用户接收端传送信号的子载波集合，设集合因此，主要用户接收端处的平均速率可以表示为：$R_2=E\[\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{k\∈{\mathrm{\Ω}}_n^p}{\Σ}ln(1+{\mathrm{\γ}}_{n,k,2}{p}_{n,k,2}+{\mathrm{\γ}}_{k,0}{p}_{k,0})+\frac{1}{2}\underset{k\∈\mathrm{\Π}}{\Σ}\ln \left(1+{\mathrm{\γ}}_{k,0}{p}_{k,0}\right)\]---\left(2\right)$因此，在次要系统协作之下的主要系统的平均速率可以表示为：R_P＝min{R₁,R₂}  (3)其中min{}是对括号中部分取最小值；2)计算次要系统的平均速率与次要用户的平均功率次要系统的平均速率可以表示为：

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