一种合作认知无线网络高能效资源分配方法

摘要

本发明公开了一种合作认知无线网络资源分配框架，将PU的授权频谱分为两部分，一部分出让给SU作为专用信道，另一部分用于PU传输，包括PU传输自身数据以及SU中继PU数据，以提高PU的能效。每个SU可以在专用信道上传输自身数据，但功率正比于其中继数据功率。在该模型中，PU和每个SU都应考虑自身策略。各SU选择的中继功率取决于专用信道带宽及其他SU的中继功率，因为其香农容量取决于信道带宽和信干噪比。而PU容量取决于自身传输的信道带宽及各SU的中继功率。增大专用信道带宽会激励SU增大中继功率，却减小了自身传输的信道带宽，PU需选择合适的专用信道带宽以最大化容量。本发明将该框架建模为一个Stackelberg博弈，研究纳什均衡存在性、唯一性及各用户效率。

主权项

一种合作认知无线网络高能效资源分配方法，所述认知无线网络包括主用户PU网络和次用户SU网络；所述每个主用户PU和次用户SU均设置有一对收端和发端；所述主用户PU网络利用次用户SU网络为协作中继；所述次用户SU网络和主用户PU网络采用信道通信；所述信道通信包括主信道和次信道；所述主信道为主用户PU网络的自身通信频谱；所述次信道为主用户PU网络出让给次用户SU网络的通信频谱；其特征在于：包括以下步骤：S1：主用户PU网络设置出让给次用户SU网络的次信道带宽Wα；S2：次用户SU网络根据次信道带宽和各次用户对能量代价的估值按照以下公式计算各次用户为主用户PU中继数据的传输功率：Ax＝b；其中，矩阵A由各次用户之间的信道增益组成，A的第i行j列元素为h_s,ij，表示次用户SUi的发端到次用户SUj的收端之间的信道增益；向量b由主用户PU网络出让给次用户SU网络的次信道带宽和各次用户的单位能量成本以及接收到的噪声综合得到；h_sp,i表示次用户SUi的发端到主用户PU的收端之间的信道增益；c_i表示次用户SUi的单位能量成本；n₀表示接收到的噪声功率谱密度；x表示最终得到的各次用户为主用户PU中继数据的最优传输功率与对应的次用户发端到主用户收端信道增益的乘积，即(x₁,x₂,…,x_M)＝(P₁*h_sp,1,P₂*h_sp,2,…,P_M*h_sp,M)^T，其中，P_i*是次用户SUi的最优传输功率；S3：求解功率分配博弈获得的最优传输功率作为次用户SU网络为主用户PU网络中继数据的传输功率。