[发明专利]一种基于契约的带宽和功率联合优化协作频谱共享方法

摘要

一种基于契约的带宽和功率联合优化协作频谱共享方法，在该方法中，授权用户和认知用户按照契约进行协作。能正确解码授权用户信号的认知用户根据自己的信道、功率、功率消耗代价和速率等条件设计自己的类型，并告诉授权用户。授权用户根据认知用户提供的类型给其设计相应的契约。认知用户根据授权用户提供的契约进行通信，在第二个时隙用部分带宽发送自己的信号到认知用户接收端，然后利用剩余的带宽帮助转发授权用户的信号到授权用户接收端。本发明有效解决博弈论方法中资源分配计算复杂度高的问题，有效避免认知用户可能存在的欺骗现象，并有助于提升用户效用。

主权项

1.一种基于契约的带宽和功率联合优化协作频谱共享方法，无线电通信系统中包括一个授权用户PU和M个认知用户SUs，每个用户都有一对发送端和接收端；授权用户拥有授权频带，授权用户周围的认知用户都试图利用可能的传输机会接入授权系统的频谱发送自己的信息；授权用户从中选择一部分或全部认知用户来帮助自己转发信息并提升效益，其特征在于：所述基于契约的带宽和功率联合优化协作频谱共享方法包括以下步骤：1)授权用户广播信号给周围的认知用户，能正确解码授权用户信号的认知用户被选为候选接入用户，ψ＝{ST_k,k＝1,2,...,N}，这些候选接入用户根据自己的信道、功率、功率消耗代价和速率等条件设计自己的类型θ_k，并告诉授权用户；2)授权用户根据每个候选接入用户提供的类型θ_k给其设计相应的契约，契约中包括认知用户ST_k可用于传输自己信息的带宽b_k和授权用户接收端PR收到的来自ST_k的中继功率p_k；3)认知用户根据授权用户提供的契约进行通信；在第一个时隙，授权用户发送信号给授权用户接收端和候选接入用户ST_k,k∈ψ；在第二个时隙，候选接入用户ST_k,k∈ψ用部分带宽b_k发送自己的信号到接收端SR_k，然后利用剩余的带宽帮助转发授权用户的信号到PR；授权用户和认知用户之间的契约设计问题建模为：满足以下条件其中U_PU和分别表示认知用户接入授权用户频谱后，授权用户和认知用户ST_k获得的效用：其中n₀表示噪声功率谱密度；b_k和p_k分别表示ST_k传输自己信息的带宽和授权用户接收端PR收到的来自ST_k的中继功率；R_d和θ_k分别表示没有认知用户接入时授权用户在直传链路PT→PR的直传速率和ST_k的类型：R_d＝log(1+SNR_PT,PR)       (5)其中SNR_PT,PR表示PT到PR的信噪比，R_k和p_sk分别表示ST_k发送自己信号到SR_k的速率和功率，C_k表示ST_k单位功率消耗的代价，h_k表示ST_k到PR的信道增益；通过求解得到最优的契约是在当授权用户只选择类型最高θ_K所对应的候选接入用户ST_k接入自己的频谱时，所取得的效用是最大的，即此时对应的最优b_K和p_K：其中W(x)是朗伯函数，即f(w)＝w*exp(w)的反函数，W(x)表示y*exp(y)＝z的解。