认知无线电系统中基于背包问题的资源分配方法

摘要

本发明的目的在于提供一种多用户OFDM认知无线电系统中基于背包问题的联合信道、比特及功率的分配方法，该方法在授权用户干扰温度及认知用户发射功率的双重限制下，以最大化系统容量为基本目标，实现了信道、比特与功率的联合分配，并且引入需求权重因子来保证各个用户信道分配的公平。在资源分配的过程中，将资源分配问题映射为背包优化问题，次用户在满足主用户干扰上限的条件下可以使用所有的频带，针对每个次用户可能占用的所有子信道，比较了发送功率增加和对主用户干扰增加两种代价对系统容量的影响，并最终选择使系统容量增加最大的用户及信道分配资源，在使系统容量达到最大的同时保证了多个次用户的服务质量要求。

主权项

1.一种认知无线电系统中基于背包问题的资源分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a、系统初始化：设置次用户总数K、子信道总数M及每个子信道上可以分配的最大比特数，令次用户k在每个子信道m上分配的比特数为0，次用户k所耗费的功率代价和干扰代价分别为0，次用户k在子信道m上分配的比特数为0；b、计算分配一个比特所需要的功率增量：次用户k在子信道m上分配第+1个比特所需要的功率增量由=进行计算，其中为信噪比间隙，它表示M-QAM调制与香农容量之间的信噪比差值，是子信道m上的高斯白噪声功率，表示次用户k的子信道m的增益；c、计算次用户在子信道上的效能价值：在约束条件下，用户k在子信道m的效能容量=，约束对应于次用户发射功率的限制，即，其中K为次用户总数，为每个子信道上可以分配的最大比特数，M为子信道总数，，，表示一个子信道最多只能分配给一个次用户使用，为用户k在子信道m上分配第n个比特时的功率增量，=1表示用户k在子信道m上分配了第n个比特，约束对应于主用户干扰上限I的限制，即，其中为次用户k在子信道m上对主用户所产生的干扰，用户k在子信道m的效能价值选择为约束值最小的效能容量，即=；d、最佳的次用户及子信道的选择：比较所有子信道上每个次用户的效能价值，选择大的次用户的值为此子信道的效能价值，即此次将这个子信道分配给大的次用户，然后比较所有子信道的，选择值最大的子信道为最佳子信道，这个子信道的占用者为最佳次用户，在其上分配一个比特，此次用户分配的比特数加1，计算分配新的比特所需要的功率增量和干扰增量，对次用户k的功率消耗和对主用户造成的干扰进行更新；e、计算和，如果都大于0，进行下一轮分配，转至步骤c，否则结束分配。