宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法

摘要

宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法，涉及一种宽带认知无线电中感知时间和子载波功率的分配方法。它为了在保证认知无线电各子载波的检测性能和总功率满足约束的前提下，实现合理分配感知时间和子载波功率，从而提高认知无线电的总传输速率。其方法：求得各子载波的总传输速率，设计关于感知时间和子载波功率向量的双变量优化问题，并将其分解为两个单变量子优化问题，交替优化两个子优化问题直到感知时间和子载波功率向量均达到收敛。本发明适用于宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配。

主权项

宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法，其特征是：它由以下步骤实现：步骤一、采用公式：$C(\tau ,\{p_1,p_2,,,p_L\left\}\right)=\frac{T-\tau }{T}(\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}(1-P_{f,i})\log (1+\frac{p_i{h}_i^2}{{\sigma }_n^2})+\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}(1-P_{d,i})\log (1+\frac{p_i{h}_i^2}{{\sigma }_n^2(1+{\gamma }_i)}))$求取认知无线电在各子载波上的总传输速率C(τ,{p₁,p₂,,,p_L})；式中：L为子载波个数，T为感知周期，i＝1，2，...，L，L为正整数；P_f,i为子载波i的虚警概率；P_d,i为子载波i的检测概率，p_i为认知无线电子载波i的发射功率，γ_i为子载波i的接收信噪比，h_i为子载波i的信道增益，为噪声方差；步骤二、根据公式：$\underset{\tau ,\{p_1,p_2,,,p_L\}}{\max }C(\tau ,\{p_1,p_2,,,p_L\left\}\right)$$s.t.\left(a\right)\left\{\begin{array}{c}{P}_{f,i}\le \alpha \\ P_{d,i}\ge \beta \end{array}\right.,i=\mathrm{1,2},...,L$(b)0≤τ≤T$\left(c\right)\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{p}_i\le p_{\max },p_i\ge 0$获得感知时间和子载波功率联合分配的优化函数C(τ,{p₁,p₂,,,p_L})；式中：α是虚警概率的约束值；β是检测概率的约束值，p_max是最大总功率；步骤三、根据公式：$\underset{\tau }{\max }C\left(\tau \right)=\frac{T-\tau }{T}(\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}(1-Q({\xi }_i+{\gamma }_i\sqrt{\tau f_s})){r_i}^0+\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}(1-\beta ){r_i}^1)$s.t. max(v₁，v₂，...v_L)≤τ≤T获得的感知时间τ的子优化函数式中：f_s为采样频率；${r_i}^0=\log (1+\frac{p_i{h}_i^2}{{\sigma }_n^2}),{r_i}^1=\log (1+\frac{p_i{h}_i^2}{{\sigma }_n^2(1+{\gamma }_i)});$${\xi }_i=Q^{-1}\left(\beta \right)\sqrt{{2\gamma }_i+1},v_i=\frac{(Q^{-1}\left(\alpha \right)-{\xi }_i)}{{\gamma }_i^2{f}_s};$并根据公式：$s.t.\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{p}_i\le p_{\max },p_i\ge 0$获得载波功率向量{p₁,p₂,,,p_L}的子优化函数C({p₁,p₂,,,p_L})；式中：步骤四、将最优子载波功率代入步骤三获得的感知时间τ的子优化函数获得最优感知时间解τ^*；其中：最优子载波功率的初值通过公式：$p_i^{*}=p_{\max }/L$获得；步骤五、将步骤四获得的最优感知时间τ^*代入步骤三获得的载波功率向量{p₁,p₂,,,p_L}的子优化函数C({p₁,p₂,,,p_L})，获得最优的子载波功率解步骤六、判断步骤四获得的最优的感知时间解τ^*和步骤五获得的最优的子载波功率解是否均达到收敛，如果判断结果为否，则返回执行步骤四；如果判断结果为是，则将该最优的感知时间解τ^*和子载波功率解作为宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的结果，完成宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配。