基于平均输出吞吐量的感知无线电系统优化传输控制方法

摘要

一种基于平均输出吞吐量的感知无线电系统传输控制方法，包括以下步骤：i）将总平均输出吞吐量最优化问题划分到各授权用户信道上进行求解；ii）在给定信道上，利用感知用户频谱感知准确度信息，枚举所有4种传输速率—功率选择，通过4种选择间相互比较获得在该信道上最优平均输出吞吐量和相应传输策略；iii）针对4种速率—功率选择中任意一种所对应的优化问题，利用该问题几何特征枚举最优解的所有3种可能位置，并通过比较获得对应于该种选择的平均输出吞吐量和相应的控制策略。本发明采用切实可获得的平均输出吞吐量作为优化目标、提高了频谱利用效率、同时具有较低计算复杂度。

主权项

1.一种基于平均输出吞吐量的感知无线电系统优化传输控制方法，所述感知系统中，授权用户系统拥有一组K={1,2，...,K}信道，并且采用时间槽模型运作；感知用户与授权用户系统的时间槽模型保持同步；在每个时隙开始的时候，感知用户通过频谱感知探测授权用户各信道状态：即授权用户处于信道繁忙状态或是信道空闲状态，令s^k=0代表授权用户信道k处于繁忙状态，令s^k=1代表授权用户信道k处于空闲状态；令代表感知用户感知结果为授权用户信道k处于繁忙；令代表感知用户感知结果为授权用户信道k处于空闲；其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：i）各信道平均输出吞吐量独立求解：将所有授权用户信道上的总平均输出吞吐量优化问题划分到各单独授权信道上进行、即分别计算各个授权用户信道k上的最优输出吞吐量V^k*，及其相对应的传输速率控制与传输功率安排ii）枚举所有传输速率—功率选择：在各授权用户信道上，依据感知用户的感知准确度枚举所有4种可能的传输速率—传输功率选择，四种选择分别用P1，P2，P3和P4表示，具体如下：选择P1：时，感知用户选择不信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制；而时，感知用户选择信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制，选择P1的平均输出吞吐量记为相应的控制策略记为选择P2：时，感知用户选择不信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制；时，感知用户选择不信任其信道感知结果，并进行相应的速率与功率控制；选择P2的平均输出吞吐量记为相应的控制策略记为选择P3：时，感知用户选择信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制；时，感知用户选择信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制；选择P3的平均输出吞吐量记为相应的控制策略记为选择P4：时，感知用户选择信任其信道感知结果，并进行相应的速率与功率控制；时，感知用户选择不信任其信道感知结果，并进行相应的传输速率与功率控制；选择P4的平均输出吞吐量记为相应的控制策略记为根据选择P1，P2，P3和P4的结果，授权用户信道k上的最优输出吞吐量为$V^{k^{*}}=\max \{V_{P1}^{k^{*}},V_{P2}^{k^{*}},V_{P3}^{k^{*}},V_{P4}^{k^{*}}\},$而相应的授权用户信道k上的控制策略为其中iii）针对任意选择，枚举对应最优解的可能位置：针对每种选择所对应的最优化问题，利用该问题特有的几何特征枚举出该问题最优解的所有3种可能位置，它们分别是：可能性C1：相应的平均输出吞吐量和控制策略记为和$\{r_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c1},x_{0,\mathrm{Pm}}^{k,\mathrm{cl}},r_{1,\mathrm{Pm}}^{k,\mathrm{cl}},x_{1,\mathrm{Pm}}^{k,\mathrm{cl}}\};$可能性C2：相应的平均输出吞吐量和控制策略记为和$\{r_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c2},x_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c2},r_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c2},x_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c2}\};$可能性C3：相应的平均输出吞吐量和控制策略记为和$\{r_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c2},x_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c2},r_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c2},x_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c2}\};$对任意选择P_m,m=1,2,3,4，授权用户信道k上所对应的输出吞吐量$V_{\mathrm{Pm}}^{k^{*}}=\max \{V_{\mathrm{Pm}}^{k,c1},V_{\mathrm{Pm}}^{k,c2},V_{\mathrm{Pm}}^{k,c3}\},$而相对应的控制策略$\{r_0^{k^{*}},x_{0,}^{k^{*}},r_1^{k^{*}},x_1^{k^{*}}{\}}_{\mathrm{Pm}}=\{r_{0,\mathrm{Pm}}^{k,c\hat{n}},x_{0,\mathrm{Pm}}^{k,\widehat{\mathrm{cn}}},r_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c\hat{n}},x_{1,\mathrm{Pm}}^{k,c\hat{n}}\},$其中$\hat{n}=\underset{n=\mathrm{1,2,3}}{\max }\left\{V_{\mathrm{Pm}}^{k,\mathrm{cn}}\right\}.$