认知解码转发中继系统的功率分配方法

摘要

本发明公开了认知解码转发中继系统的功率分配方法，属于无线通信的技术领域。本发明考虑到次用户与主用户之间信道状态信息难以准确获取的实际情况，在优化认知解码转发中继系统中功率分配方案的过程中，引入了根据次用户与主用户之间统计信息确定的信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件以及根据中继与主用户之间统计信息确定的中继对主用户的干扰功率约束条件，首先对统计干扰约束条件进行等效变换，然后引入变量将原优化问题转化为等效的凸优化问题，利用本发明的方法能够在保证主用户通信质量的情况下获得较高的系统能量效率。

主权项

认知解码转发中继系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：A、建立系统能量效率最大化的参数优化目标函数：$\underset{x_n,p_n^S,p_n^R\ge 0}{max}\{\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}log(1+x_n)-\lambda \left({\tau }^S\right(\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{p}_n^S)+P_c^S+{\tau }^R(\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{p}_n^R)+P_c^R)\},$其中，为次用户发射机在第n个子信道上的发射功率，为中继在第n个子信道上的发射功率，x_n为与第n个子信道有关的变量，引入变量x_n的约束条件：λ表示各信道信息传输速率之和与系统总功耗之比的参数，N为子信道个数，1/τ^S和1/τ^R分别为次用户发射机端和中继端功率放大器的漏极效率，和为分别次用户发射机端和中继端的电路功率，为从次用户发射机到中继的信道增益，为从次用户发射机到次用户接收机的信道增益，为从中继到次用户接收机的信道增益，和分别为中继端和次用户接收机端的加性高斯白噪声方差，I^PS和I^PR分别为主用户对次用户和中继的干扰功率，初始化参数λ以及使参数优化目标函数中与$\lambda \left({\tau }^S\right(\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{p}_n^S)+P_c^S+{\tau }^R(\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{p}_n^R)+P_c^R)$相近的阈值δ；B、根据次用户发射机与主用户之间的信道统计信息以及中继与主用户之间的信道统计信息分别建立信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件和中继对主用户的干扰功率约束条件；C、联立步骤A建立的参数优化目标函数和引入的变量x_n的约束条件、步骤B建立的信道状态不明情况下的次用户发射机对主用户的干扰功率约束条件和中继对主用户的干扰功率约束条件、次用户发射机发射功率约束条件和中继发射功率约束条件，得到认知中继系统能量效率最大化的等效优化问题；D、求解步骤C所述优化问题得到次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量x_n；E、由步骤D求解的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量x_n，更新参数λ；F、将当前迭代计算得到的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率以及变量x_n和参数λ带入参数优化目标函数求解，求解的结果在阈值δ范围内时确定当前迭代计算的次用户发射机在第n个子信道上的发射功率和中继在n个子信道上的发射功率为最优解，求解的结果超出阈值δ范围时重复步骤D和步骤E直至求得最优解。