一种用于认知无线电OFDM系统的分布式动态资源分配方法

摘要

本发明提出了一种用于认知无线电OFDM系统的分布式动态资源分配方法。该方法以所述认知无线电OFDM系统的系统容量最大化为目标问题构建系统容量与子载波分配和子载波功率分配的关系模型，先基于最大允许传输速率给次用户分配子载波，遵循公平原则，获得最差可能传输速率的次用户可以优先选择剩下的最大可能传输速度的子载波，直到子载波分配完毕。子载波分配完成后，通过基于额定功率约束的线性注水算法,推导出基于主用户抗干扰阈值的线性注水算法，采用两种算法联合求解的功率分配方案，取令系统容量相对较大的一组功率分配方案将作为最终的分配功率方案。

主权项

一种用于认知无线电OFDM系统的分布式动态资源分配方法，其特征在于，该方法以所述认知无线电OFDM系统的系统容量最大化为目标问题构建系统容量与子载波分配和子载波功率分配的关系模型，将目标问题转化为子载波分配问题和子载波功率分配问题并分别求解，包括步骤：(1)根据信道状态信息，通过频谱感知获得授权频带中未被主用户占用的子载波集合；以额定功率和主用户抗干扰为约束条件，计算每个次用户在各个子载波上的最大分配功率，形成每个次用户对应的最大分配功率集合；根据次用户在各子载波上的最大分配功率计算该次用户在各个子载波上的最大传输速率，形成每个次用户对应的最大传输速率集合；(2)根据步骤(1)得到各次用户在各个子载波上的最大传输速率给各次用户分配子载波，分配步骤包括：(2‑1)初始化：从每个次用户的最大传输速率集合中选取一个最大值，将最大值对应的子载波分配给对应的次用户；(2‑2)将各次用户按照上一轮子载波分配结果对应的最大传输速率值从小到大的顺序进行优先级排序，最大传输速率值最小的次用户具有最高优先级；(2‑3)根据步骤(2‑2)中的优先级排序，从未被分配的子载波中选取使对应次用户最大传输速率值最大的子载波分配给该次用户；(2‑4)循环执行步骤(2‑2)至(2‑3)直至子载波全部分配完毕；(3)根据步骤(2)的子载波分配结果，采用第一分配算法和第二分配算法分别计算各次用户在分配到的各个子载波上的分配功率；第一分配算法包括步骤：(3‑1)定义表示第一分配算法的子载波功率分配向量；利用PLWF算法求出在功率门限P_T下次用户k在子载波n上的功率初始化(3‑2)计算的值，判断是否满足其中，Ith_l表示第l个主用户的抗干扰阈值，表示占用在子载波n上的次用户k对主用户l造成的干扰因子，若判断结果为满足，则输出否则，进入步骤(3‑3)；(3‑3)利用ILWF算法求出在干扰门限Ith_l下次用户k在子载波n上的功率(3‑4)找出满足的子载波，将这些子载波归于集合C；在这些子载波上使(3‑5)计算剩余的可用功率P_T为传输功率限额；判断是否满足P_left＝0或若判断结果为满足，则输出否则，进入步骤(3‑6)；(3‑6)采用PLWF算法对集合C中的子载波功率分配进行更新，计算干扰门限为的情况下，集合C中的子载波得到的分配功率，用集合C中的子载波得到的分配功率替换中对应子载波的分配功率；返回步骤(3‑2)；第二分配算法包括步骤：(3‑7)定义表示第二分配算法的子载波功率分配向量；利用ILWF算法求出次用户k在子载波n上的功率初始化(3‑8)判断是否满足其中P_T为传输功率限额，若判断结果为满足，则输出否则进入步骤(3‑9)；(3‑9)利用PLWF算法求出在功率门限P_T下次用户k在子载波n上的功率找出满足的子载波，令并将对应子载波归于集合D；(3‑10)计算剩余的可用干扰门限若满足或则输出否则，进入步骤(3‑11)；(3‑11)利用ILWF算法计算在干扰门限为的情况下集合D中的子载波得到的分配功率，并用集合D中的子载波得到的分配功率替换中对应子载波的分配功率；返回步骤(3‑8)；(4)从步骤(3)中的第一、第二分配算法中，选取使所述认知无线电OFDM系统的系统容量最大的一个分配算法作为最终的子载波功率分配方案。