基于峰值功率约束能效最佳功率分配方法

摘要

本发明提供了一种基于峰值功率约束能效最佳功率分配方法，首先设置算法参数，包过容错误差、算法最大迭代次数、主用户能容忍的峰值干扰功率及次级用户峰值发送功率，然后初始化算法参数，循环计算最佳能效下的最佳发送功率，直至能效函数小于容错误差或者迭代次数超过最大迭代次数。本发明能够解决现有认知无线电中基于衰落信道下采用频谱共享机制峰值功率约束功率分配方法无法获得能效最大化及采用平均干扰需要复杂迭代计算拉格朗日乘子问题，具有能效最大化、收敛速度快、易于实现的优点，可用于无线通信。

主权项

一种基于峰值功率约束能效最佳功率分配方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将授权占用当前频段的用户定义为主用户，将可以和主用户共享一个频段的用户定义为次级用户，输入次级用户的容错误差ξ＞0、主用户能容忍的最大峰值干扰功率P_In、次级用户峰值发送功率P_th和算法最大迭代次数N；(2)次级用户初始化算法参数，包括能效η＝0和迭代次数n＝0；(3)次级用户迭代计算最佳发送功率和能效η，得到最大能效下的最佳发送功率具体步骤如下：(3.1)次级用户计算每次衰落状态下的最佳功率其中ζ为功率放大因子，g_ss为次级用户发送端到接收端信道功率增益，g_sp为次级用户发送端到主用户接收端信道功率增益，h_ps为主用户发送端到次级用户接收段信道功率增益，P_p为主用户恒定发送功率，表示次级用户接收端的噪声方差；计算能效其中，P_C为固定电路消耗功率，E{b}表示对b求数学期望；(3.2)次级用户根据步骤(3.1)得到的最佳发送功率计算第n+1迭代能效函数$f_{n+1}\left({\eta }^n\right)=E\left\{{\log }_2(1+\frac{g_{\mathrm{ss}}{P}_s^{\mathrm{opt}}}{h_{\mathrm{ps}}{P}_p+{\sigma }_w^2})\right\}-{\eta }^{n}E\{\zeta P_s^{\mathrm{opt}}+P_C\}$和能效ηⁿ；(3.3)若|f_n+1(ηⁿ)|≤ξ，则此时的最佳发送功率为次级用户能效最佳发送功率，能效为次级用户获得的最大能效；否则判断迭代次数是否达到最大迭代次数n≤N，如果达到最大迭代次数，此时的发送功率为次级用户能效最佳发送功率，能效为次级用户获得的最大能效；否则返回步骤(3.2)。