[发明专利]一种认知无线系统功率分配方法及装置

摘要

本发明实施例提供了一种认知无线系统功率分配方法及装置，应用于高速移动的通信系统，该方法包括：获取认知无线系统的预设能效模型；在所述预设能效模型中，得到各子载波的初始最优功率分配；该初始最优功率分配通过预设算法，得到最优检测时长,且该最优检测时长通过拉格朗日算法，得到最优功率分配；根据该最优功率分配及最优检测时长，得到该认知无线系统中各子载波上的平均能效；在判断最优检测时长和最优功率分配分别收敛，且平均能效收敛时，得到收敛时该认知无线系统的最优检测时长和最优功率分配。应用本发明实施例，可以使得认知无线系统的平均能效最大，提升了移动场景下认知无线系统的总能效。

主权项

1.一种认知无线系统功率分配方法，其特征在于，包括：获取认知无线系统的预设能效模型；在所述预设能效模型中，得到各子载波的初始最优功率分配；所述初始最优功率分配通过预设算法，得到最优检测时长,且所述最优检测时长通过拉格朗日算法，得到最优功率分配；所述预设算法至少包括：黄金分割法、牛顿法、抛物线法或二分法；根据所述最优功率分配及所述最优检测时长，得到所述认知无线系统中各子载波上的平均能效；在判断所述最优检测时长和所述最优功率分配分别收敛，且所述平均能效收敛时，得到收敛时所述认知无线系统的最优检测时长和最优功率分配；其中，所述获取认知无线系统的预设能效模型，包括：获得所述认知无线系统的信道状态信息，其中，所述信道状态信息包括：信道状态信息的第一参数集合、与所述第一参数集合不同的信道状态信息的第二参数集合、及与所述第一参数集合和所述第二参数集合分别不同的信道状态信息的第三参数集合；根据所述第一参数集合，通过预设第一公式确定能量检测指标，其中，检测概率Q_d与虚警概率Q_f的函数关系为函数σ²为检测噪声功率，τ为检测时长的优化变量，f_s为采样率，γ为主用户PU信号在认知无线电用户检测机处的平均信噪比SNR，ε为检测门限，x为关于函数Q(x)的变量；根据所述能量检测指标和所述第二参数集合，通过多个预设第二公式，确定所述认知无线系统在各子载波上的平均能效函数，并确定最大平均能效函数；其中，所述根据所述能量检测指标和所述第二参数集合，通过多个预设第二公式，确定所述认知无线系统在各子载波上的平均能效函数，包括：根据多个预设第二公式的第一公式：获得认知无线系统的平均总速率函数；根据多个预设第二公式的第二公式：获得认知无线系统的能量消耗函数；根据以下公式：，确定认知无线系统在各子载波上的平均能效函数；其中，η为平均能效函数，R_s为认知无线系统的平均总速率函数，E为认知无线系统的能量消耗函数，B为认知用户CU的可检测的总频带宽度,T_g为GI的长度，Δf为子载波带宽，为子载波数目，设子载波集合为N＝{1,2,...n,...m,...N},n和m为子载波编号，q_n为子载波n被PU占用的概率，I_n,n(f_d)为子载波n的自干扰系数，且Q_d为检测概率，Q_f为虚警概率，T为帧长，τ为检测时长的优化变量，p_n为子载波n上发射功率，为CU的接收机与发射机之间信道增益，f_d为多普勒频移，为子载波间干扰ICI的干扰，且p_m为子载波m上发射功率，为加性高斯白噪声AWGN干扰，p_s为频谱检测功率，p_c为电路静态消耗功率；其中，所述确定最大平均能效函数，包括：通过公式确定最大平均能效函数其中，τ为检测时长的优化变量，p_n为子载波n上发射功率，η为认知无线系统在各子载波上的平均能效函数，R_s为认知无线系统的平均总速率函数，E为认知无线系统的能量消耗函数；根据能量检测指标及所述第三参数集合，通过多个预设条件，确定所述认知无线系统的约束条件，其中，所述约束条件至少包括：各子载波上发射功率之和的约束条件、各子载波所受干扰功率的约束条件、能量检测指标的约束条件、所述最优检测时长的约束条件及各子载波上发射功率的约束条件；根据所述最大平均能效函数及所述认知无线系统的约束条件，得到认知无线系统的预设能效模型其中，η为平均能效函数，R_s为认知无线系统的平均总速率函数，E为认知无线系统的能量消耗函数，p_n为子载波n上发射功率，N＝{1,2,...n,...m,...N}为子载波的集合,n为子载波编号，P_th为发射总功率约束上限，q_n为子载波n被PU占用的概率，为子载波n最大可接受干扰功率，Q_d为检测概率，Q_f为虚警概率，为检测概率下限，为虚警概率上限，T为帧长，τ为检测时长的优化变量，C₁为对认知无线系统的发射总功率的约束条件，C₂为对认知无线系统的每个子载波干扰功率约束条件，C₃及C₄是对认知无线系统的检测性能的约束条件。