认知无线电中基于干扰温度的信道与功率联合分配方法

摘要

认知无线电系统中基于干扰温度的信道与功率联合分配方法在授权用户干扰温度及认知用户功率的双重限制下，以最大化系统容量为基本目标，实现了信道与功率的联合分配，并且引入贫困线来保证各个用户信道分配的公平。在功率与信道的分配中，首先依据各个认知用户对授权用户的干扰条件来分配相应的信道及功率，即主要依据小区内授权用户允许的最大干扰温度推算出各认知用户的可发送功率，并依据该功率及用户在各信道上的功率增益计算出用户的信道利用效益，从而将信道及对应的功率分配给信道利用效益最佳的用户使用，同时为了保证各认知用户信道占用的相对公平性，用贫困线这一指标来保证其占用的最小信道数。

主权项

1.一种认知无线电系统中基于干扰温度的信道与功率联合分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.认知用户信道增益矩阵的形成：认知用户通过感知周围无线环境获取其在各个信道上的功率增益，并报告给小区的频谱管理中心，形成增益矩阵G{g_nk}，其中元素g_nk为认知用户k在信道n上的增益，n＝1，2，…N，N为总的信道数，k＝1，2，…K，K为认知用户数；b.按各用户在各信道上的增益值自大而小重新排列：小区频谱管理中心调整增益矩阵G{g_nk}的行序，使得各行的最大元素按降序排列，即第一行的最大元素大于第二行的最大元素，依此类推，形成新的增益矩阵G′{g_nk}；c.分配拥有最大增益的信道并计算该信道上的用户发射功率：取增益矩阵G′{g_nk}的第1行，假设当前信道分配给各个用户使用，计算各用户的分配权值的拉格朗日约束因子其中σ为与干扰温度等效的授权用户端接收到的干扰功率，N₀是高斯白噪声的单边功率谱密度，B为每个信道的带宽，d_pk为认知用户k与使用信道n的距离最近的授权用户之间的距离，r是路径损耗因子，a_nk∈{0，1}，a_nk为1表示信道n分配给认知用户k使用，计算n＝1，2，…N，k＝1，2，…K，找到使它最大的信道n和用户k，并令对应的a_nk＝1，即将信道n分配给具有最大的用户k使用，根据公式(12)：求该信道上的用户发送功率p_nk，p_nk表示认知用户k在信道n上的发送功率；d.按信道增益的大小排列依次分配信道及其功率：取调整后的增益矩阵G′{g_nk}的第2行至第N行，对所有用户k重新计算v_k，求出使p_nKg_nK最大的最佳用户，令对应的a_nk＝1，其余的置为0，若根据公式(12)计算的功率p_nk≤0，令对应的a_nk＝0，即对应的信道不分配给用户k，根据已分配的信道，假设此时对应的分配对象用户k^*已分配到的信道总数大于用户k的信道贫困线，则选择次优用户替换之，若所有用户的已分配信道数均不少于贫困线，则该信道可择优分配给相应的用户，令对应的a_nk＝1，其余的置为0，并根据公式(12)计算相应的功率分配，同时根据各个用户已分配信道及功率，若用户k的总功率大于该用户允许的最大发射功率，则转步骤e，否则转步骤f；e.调整已分配的用户总功率使之不超过该用户的功率限制：令已分配的前n-1个信道上的功率保持不变，将信道n上的功率调整为其中P_k为用户k允许的最大发射功率，重复步骤d，重新计算p_nKg_nK，选择使其最大的最佳用户使用当前信道；f.当所有的信道和用户都得到分配后，每个认知用户在分配的信道上的发送功率也相应得到，这样信道和功率均分配完成。