认知无线电中基于主用户估测的频谱合作共享方法

摘要

本发明公开一种认知无线电中基于主用户估测的合作共享方法，包括步骤：多个频谱拥有者和多个次级用户构成认知无线电网络，为主用户分配备选的二级用户合作对象；主用户PU估测次级用户最低类型，并根据类型提出合作协议；次级用户根据协议选择合作的主用户，并反馈给主用户；主用户更新合作协议直到受益最大化。本发明一方面给予二级用户选择合作与否的权利，另一方面保证了主用户之间的公平性，能够得到频谱合作共享中的稳定的全局次优解答。

主权项

一种认知无线电中基于主用户估测的频谱合作共享方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，多个主用户PU和多个次级用户SU构成认知无线电网络；步骤二，首先进行信道检测：每个主用户的发射器PR_k检测自身到每个二级用户中继发射器ST_m之间的信道增益H_nm和自身直连的信道增益H_n；每个SU检测自身到相应主用户接收器PR_n之间的信道增益H_mn和自身直连的信道增益H_m；信道检测完成后，每个主用户PU和次级用户SU只知道自己本身的信道情况；然后，每个主用户PU估测各个次级用户SU的最低类型，并根据最低类型提出合作协议；其中，p^(n,l)为主用户接收机在合作通信中由次级用户中继接收到的功率，为SU通过合作获得的传输时间；步骤三，每个次级用户SU接收到来自不同主用户PU的合作协议，并从这些合作协议中选择使自己收益最大的协议，将选择结果反馈给各个主用户PU；步骤四，重复步骤二和步骤三，直到步骤二和步骤三所构成算法收敛；主用户PU与确定合作的次级用户SU按照合作协议进行合作通信；所述第二步中，主用户PU估测SU的最低类型的方法是：首先，次级用户SU的类型是按照如下方法定义的：考虑PU的合作通信收益等于合作获得的数据速率与不合作直连的数据速率之差，即式三其中，t^(n,m)表示网络接入协议中的次级用户传输时间；仅当该合作通信收益大于零时，合作通信的条件才成立，即需要满足H_nm＞H_n，其中，H_n表示主用户自身通信的信道参数；与此同时，SU的合作通信收益由两部分组成，分别是正的在分配时间内获得的通信收益和负的帮助PU通信和自身通信的能量损耗；用下式表示：式四其中I{·}是指示函数，C_m表示SU_m对单位能耗的敏感程度，p_m是SU_m自身通信的功耗，表示SU的合作通信收益，t^(n,m)表示网络接入协议中的次级用户传输时间，H_m表示主用户自身通信的信道参数，SU_m表示参与中继传输的次级用户；将式四进行归一化，乘上归一化因子，得到的收益函数为式五其中，表示经归一化后的SU的合作通信收益，运算符号:＝表示定义为，T_n表示帧的总时间，p^(n,m)表示网络接入协议规定的主用户接收到的中继信号功率；表示次级用户SU的类型，具体定义为式六进一步地，主用户PU首先将初始估测值设为0，如果反馈收到的满足条件的合作的SU的个数大于1，则在每次重新估计次级用户类型时，在估测值上增加一个极小的正数δ，直到只有一个合作的SU为止，其中，所述满足条件是指满足式七：式七其中，表示经归一化后的SU的合作通信收益。