[发明专利]一种基于时间和带宽联合优化的协作抗干扰频谱接入方法

权利要求书

1.一种基于时间和带宽联合优化的协作抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包括一个主系统和一个认知系统，其中，主系统由一个授权用户发送端和授权接收端组成，所述主系统支持中继功能，有一段W带宽组成的授权频谱；认知系统由一个认知用户发送端和认知接收端组成，所述认知系统能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数；其特征在于：所述协作抗干扰频谱接入方法包括以下过程：

1)认知用户以协作方式接入授权用户的频谱，认知用户接收到授权用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助发送授权用户的信息到授权接收端；

2)计算授权用户通过认知用户协作帮助后获得的速率R_p；

3)如果R_p≥R_t，则授权用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱，认知用户接入授权用户的频谱后，利用一部分的带宽转发授权用户的信息，利用剩余的带宽发送自己的信息；否则，授权用户继续通过直传发送自己的信息；

授权用户和认知用户之间的时间和带宽分配问题建模为：

$\underset{t,b}{max}{R}_s---\left(1\right)$

满足以下条件

$\left\{\begin{array}{c}{R}_p\≥R_t\\ 0\<t\<1\\ 0\<b\<1\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，R_t表示授权用户的目标速率，t表示授权用户在第一个时隙发送自己信息所占的时间，b表示认识用户在第二个时隙帮助转发授权用户信息所占的带宽，R_p表示授权用户通过认知用户协作帮助后获得的速率；R_s表示认知用户接入授权用户频谱后，认知用户获得的速率：

$R_p=min\{R_p^1,R_p^2\}---\left(3\right)$

R_s＝(1-t)(1-b)R₄ (4)

其中，P_s表示认知用户的发射功率，γ₄表示认知用户发送端到认知用户接收端链路的信道增益，N₀表示噪声功率谱密度，和分别表示授权用户在第一个和第二个时隙获得的速率：

$R_p^1={\mathrm{tR}}_2---\left(5\right)$

$R_p^2=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{tR}}_5+\[\left(1-t\right)b-t\]R_3\left(1-t\right)& (1-t)b\>t\\ \left(1-t\right){\mathrm{bR}}_5+\[t-\left(1-t\right)b\]R_1& (1-t)b\≤t\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，P_p表示授权用户的发射功率，γ₁和γ₂分别表示授权用户发射端到授权用户接收端和到认知用户发送端链路的信道增益,γ₃表示认知用户发送端到授权用户接收端链路的信道增益；

通过数学优化方法获得上述的最优时间t*和带宽分配b*：

$t*=\frac{R_t}{R_2}---\left(7\right)$

$b*=\left\{\begin{array}{cc}\frac{R_t(R_2+R_3-R_5)}{(R_2-R_t)R_3}& (1-t)b\>t\\ \frac{R_t(R_2-R_1)}{(R_2-R_t)(R_5-R_1)}& (1-t)b\≤t\end{array}\right.---\left(8\right).$

2.如权利要求1所述的基于时间和带宽联合优化的协作抗干扰频谱接入方法，其特征在于：所述步骤2)中，认知用户通过两个时隙解码转发协作方式接入授权用户的频谱；

在第一个时隙，占用时间t，授权用户发送端用全部W带宽发送信息给授权接收端和认知用户发送端，所以授权用户发送端到认知用户发送端链路的速率为：

$R_p^1={\mathrm{tR}}_2---\left(5\right)$

在第二个时隙，占用时间1-t，认知用户发送端用bW带宽帮助把解码的授权用户发送端的信息发送给授权接收端，认知用户发送端到授权接收端链路的速率为：

$R_p^2=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{tR}}_5+\[\left(1-t\right)b-t\]R_3\left(1-t\right)& (1-t)b\>t\\ \left(1-t\right){\mathrm{bR}}_5+\[t-\left(1-t\right)b\]R_1& (1-t)b\≤t\end{array}\right.---\left(6\right)$

所以授权用户通过两个时隙在认知用户的帮助下获得的速率为：

$R_p=min\{R_p^1,R_p^2\}---\left(3\right)$

同时，认知用户利用剩余的(1-b)W带宽来发送自己的信息，所以认知用户获得的速率为：

R_s＝(1-t)(1-b)R₄ (4)。