[发明专利]一种基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法

摘要

本发明请求保护一种基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法。具体包括：认知无线电网络主、从用户共享频谱资源进行信息传输，各主用户占用相应授权频带进行通信，各从用户对在不干扰主用户通信的情况下，采用直传或协作传输方式进行通信。资源管理实体接收各从用户业务请求，执行联合资源分配及路由选择算法，为源—目的节点对选择最优路由，并为源/中继节点分配发送功率及子信道。本发明可有效实现认知网络能效优化及用户服务质量(Quality of Service，QoS)保障。

主权项

1.一种基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：认知协作网络中，若源节点要与其目的节点进行通信，则首先源节点发送通信需求至资源管理实体；步骤二：资源管理实体接收源节点的通信请求后，确定源节点与目的节点覆盖范围中的候选路由集合Ψ，获取各候选路由跳数并选择跳数最少的候选路由，存入集合Ψ0，即Ψ0表示跳数最少的候选路由集合，以Nmin表示Ψ0中元素数目；步骤三：若Nmin＝1，则确定该候选路由为最优路由，并基于能效优化准则的资源分配算法，执行最优功率及子信道分配方案；若Nmin>1，则对各最少跳数候选路由执行基于能效优化准则的资源分配算法，确定各路由的最优功率及子信道分配策略；比较各路由能效值，选择能效最优路由及最优路由对应的功率、最优路由对应的子信道分配方案作为优化分配策略，按照优化分配策略完成认知协作网络联合资源分配；步骤三所述的基于能效准则的资源优化算法，具体包括：在满足优化限制的条件下，以最大化链路能效为目标实现优化功率及子信道分配，以η⁽ⁱ⁾表示第i条最短候选路由的能效，可得其中为第i条路由第l跳链路的能效，表示第i条路由第l跳链路的子信道分配变量，其中1≤k≤K，K表示系统中子信道总数，其中表示使用子信道k时第i条路由第l跳链路的能效，可得表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的传输速率，表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的源/中继认知用户的传输功率，P_cir为第i条路由第l跳链路发送端电路功率损耗；以表示的最优值，表示第i条路由第l跳链路的最优子信道选择变量，表示第i条路由第l跳链路的最优功率分配变量，令基于链路能效优化准则，可得令可得其中表示第i条路由第l跳链路的最优能效值，则第i条最少跳数候选路由的最优能效为比较所有最少跳数候选路由的最大能效值η^(i,*)，确定能效最大的候选路由为最优路由，即其中i^*为能效最大路由，其对应功率、子信道分配方案为优化资源分配策略；所述优化限制条件具体包括：1)认知用户最大传输功率限制：P_l^(i,max)表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的源/中继认知用户的传输功率的最大值，1≤l≤L_min，1≤k≤K；L_min表示最少的路由跳数；2)主用户最小传输速率限制：其中表示第k个主用户的最小传输速率要求，表示第k个主用户的传输速率，根据香农公式可得其中表示第k个主用户的信道增益，W为子信道带宽，σ²表示信道噪声功率，表示第k个主用户的传输功率，表示从第i条路由第l跳链路源端到主用户基站的信道增益；则认知用户传输功率限制为：3)认知用户对最小传输速率限制：由于第i条路由需满足最小传输速率限制R⁽ⁱ⁾≥R^(s,min)，R⁽ⁱ⁾表示第i条路由的传输速率，则该路由的所有链接均需满足最小传输速率限制：R^(s,min)表示从用户对的最小传输速率需求；则认知用户传输功率限制：4)子信道分配二元限制：子信道分配标识是一个二元变量，即：5)传送端子信道分配限制：假设第i条路由第l跳链路最多分配一个子信道，即：