[发明专利]基于频谱共享能效最大的功率分配方法

摘要

本发明公开了一种基于频谱共享能效最大的功率分配方法，解决现有认知无线电功率分配方法无法获得能效最大化问题。其实现步骤是：1.设置参数并对其初始化；2.求出满足平均发送功率约束条件的拉格朗日乘子τ和满足平均干扰功率约束条件的拉格朗日乘子μ；3.根据所述乘子τ和μ计算第n次迭代后的发送功率Pn；4.分别计算在发送功率为Pn时的能效函数fn(η)和能效ηn；5.对能效函数fn(η)进行判决，如果满足迭代停止条件，则得到最佳能效和最佳能效下的最佳发送功率，否则继续循环，直到满足条件或者达到最大迭代次数，得到此时的最佳能效和最佳发送功率。本发明具有能效最大化，迭代停止所需步数少，易于实现的优点，可用于无线通信。

主权项

1.一种基于频谱共享能效最佳功率分配方法，包括如下步骤：(1)，次级用户根据所需要的容错误差、拉格朗日迭代效果及最大需要迭代次数，设置能效函数容错误差ξ＞0，最大迭代次数N，平均发送功率约束对应的收敛误差ξ1＞0，平均干扰功率约束对应的收敛误差ξ2＞0，平均发送功率约束对应的拉格朗日乘子迭代步长t1＞0，平均干扰功率约束对应的拉格朗日乘子迭代步长t2＞0；(2)，次级用户初始化能效η＝0，平均发送功率约束对应的拉格朗日乘子τ＝τ0，平均干扰功率约束对应的拉格朗日乘子μ＝μ0，次级用户发送功率Pn和能效ηn的迭代次数n＝0；(3)，次级用户迭代计算最佳发送功率P：(3.1)，次级用户计算每次衰落状态下的发送功率Pn；其中ρ为功率放大因子，g_ss为次级用户发送端到接收端信道功率增益，g_sp为次级用户发送端到主用户接收端信道功率增益，h_ps为主用户发送端到次级用户接收端信道功率增益，P_m为主用户恒定发送功率，表示次级用户接收端的噪声方差，η^n‑1为次级用户第n‑1次迭代获得的能效，[·]⁺表示取0和·之中较大者，即若·为负值，则取0，若·为正值，则取·；(3.2)，次级用户根据平均发送功率约束条件和平均干扰功率约束条件通过subgradient迭代算法经k次迭代，计算出平均发送功率约束对应的拉格朗日乘子τk和平均干扰功率约束对应的拉格朗日乘子μk；(3.3)，根据计算出的拉格朗日乘子τ^k和μ^k，计算发送功率(3.4)，判断每次迭代计算出的拉格朗日乘子τk和μk是否满足迭代终止条件，若满足则执行步骤(3.5)，否则返回步骤(3.2)，迭代终止条件为：其中，和分别为次级用户最大平均发送功率约束和次级用户对主用户最大平均干扰功率约束；(3.5)，次级用户分别计算第n次迭代能效函数fn(η)和第n次迭代能效ηn：其中PC为固定电路消耗功率，E{·}表示对·求数学期望；(3.6)，次级用户对能效函数f_n(η)进行判决：如果|f_n(η)|≤ξ，则第n次的发送功率为次级用户能效最佳发送功率P，能效ηⁿ即为次级用户获得的最大能效η；反之，判断迭代次数是否达到最大迭代次数n≤N，如果达到最大迭代次数，则此时的发送功率为次级用户能效最佳发送功率P，能效ηⁿ为次级用户获得的最大能效η；否则，继续迭代，直至满足迭代终止约束条件。