认知正交频分复用系统中的自适应资源分配方法

摘要

本发明提供了一种认知正交频分复用系统中的自适应资源分配方法，认知无线电能通过提高频谱资源利用率，来解决无线频谱资源紧缺的问题，正交频分复用（OFDM）被认为是能与认知系统完美结合的技术，该方法从最大化次用户的总传输比特速率出发，在次用户总的发送功率限制和主用户的干扰门限限制下，基于构建的新的代价函数，运用改进的匈牙利算法进行子信道分配，然后根据次用户的需求，进行自适应比特和功率分配。该方法可以有效利用不同主用户频带间的频谱空穴，使次用户系统的吞吐量最大，同时保证各个主用户受到的干扰总量低于各自的干扰门限。

主权项

1.一种认知正交频分复用系统中的自适应资源分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.次用户基站根据感知所得的信息，实时地更新次用户k的通信链路增益主用户对次用户k的干扰链路增益次用户k对主用户的干扰链路增益以及各子信道与主用户所占频谱间的距离d_nl，其中d_nl为第n个子信道与第l个主用户所占频带间的距离；b.计算第k个次用户在第n个子信道分配1个比特时，产生的发送功率增量$\Delta P_{k,n}=\frac{{\sigma }^2+{\Sigma }_{l=1}^L{J}_{k,n}^l}{{\left|h_{k,n}^{\mathrm{ss}}\right|}^2}{2}^{b_{k,n}}$以及对第l个主用户产生的干扰增量$\Delta I_{k,n}^l=\Delta P_{k,n}{\mathrm{IF}}_{k,n}^l,$其中，σ²为加性高斯白噪声的方差，为第l个主用户在第n个子信道上对次用户k的干扰，b_k，n为次用户k在第n个子信道上分配的比特数，为时隙t次用户基站和第k个次用户接收机之间在子信道n上的增益，为第k个次用户在第n个子信道上对第l个主用户的干扰因子，L为主用户的数目；c.为了将功率限制和干扰限制均衡考虑，将发送功率增量和干扰增量取折中，定义为第k个次用户在第n个子信道上分配1个比特的代价函数为其中α为调节因子，将其对L个主用户取平均得到次用户k的平均代价函数为${\overline{\mathrm{\Delta C}}}_{k,n}=\frac{\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\Delta C_{k,n}^l}{L};$d.对于K个次用户和N个子信道，采用改进匈牙利算法进行子信道分配，使整个次用户系统代价最小，由此得到次用户k的子信道集合A_k；e.选取R_k/β_k最小的次用户进行子信道和比特分配，其中R_k为次用户k所要求的传输速率，β_k为次用户k获得的传输速率，从子信道集合A_k中选择代价最小的子信道分配1个比特，并判断次用户发送功率和主用户所受干扰是否超过各自门限，若超过，分配结束，若没有，继续分配。