[发明专利]认知无线网络中面向授权用户自动重传请求的频谱资源共享方法

说明书

本发明公开了一种认知无线网络中面向授权用户自动重传请求的频谱资源共享方法，属于无线通信技术领域。技术方案为：采用时分机制，将认知无线电网络的每个数据帧等分为两个时隙：在第一个时隙内授权用户进行首次传输，认知用户采用传输的Underlay方式共享信道；在第二个时隙内授权用户根据自动重传请求信息进行重新传输，认知用户在保证授权用户中断性能的情况下共享信道。本发明构造了最大化认知用户平均传输速率的优化问题，并求解得到了认知用户在重传时隙的功率分配方案。通过干扰消除，认知用户可以获得更高的传输速率，同时授权用户ARQ(自动重传请求)信息可以被认知用户利用以保护授权用户的传输以降低授权用户的中断概率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及认知用户频谱接入方法及功率分配方案设计，具体涉及一种认知无线网络中面向授权用户自动重传请求的频谱资源共享方法。

背景技术

随着无线设备及无线传输需求的增加，可用无线频谱资源越来越短缺。然而传统的固定频谱分配方案没有考虑到用户在空间和时间上使用频谱的差异，造成了频谱资源的浪费。认知无线电技术允许没有授权频谱的认知用户使用空闲或未被充分利用的无线频谱资源，从而提高频谱利用率。

在认知无线电网络中，认知用户通过Interweave，Overlay或者Underlay方式共享授权用户的频谱资源。由于在可行性及复杂度方面的优势，Underlay网络得到了广泛的研究。在Underlay认知网络中，授权用户自动重传的确认信号(ACK)及否认信号(NACK)可以被认知用户用来估计其认知网络传输对授权用户网络带来的影响。此外，授权用户信息重传造成了信息冗余，而这些冗余信息可以被认知用户利用并通过解码授权用户信息来消除授权用户对认知用户的干扰。

通过干扰消除，认知用户可以获得更高的传输速率，同时授权用户ARQ(自动重传请求)信息可以被认知用户利用以保护授权用户的传输以降低授权用户的中断概率。现有的基于ARQ的频谱共享技术中，认知用户只在重传时隙进行传输，并且很多技术并没有考虑到认知用户的干扰消除，因此，现在的基于ARQ的频谱共享技术会造成频谱利用率低，认知用户的传输速率也比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种认知无线网络中面向授权用户自动重传请求的频谱资源共享方法，该方法能有效提高认知用户的传输速率，同时能够降低授权用户的中断概率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种认知无线网络中面向授权用户自动重传请求的频谱资源共享方法，采用时分机制，将认知无线电网络的每个数据帧等分为两个时隙：

在第一个时隙内授权用户进行首次传输，认知用户采用传输的Underlay方式共享信道；

在第二个时隙内授权用户根据自动重传请求信息进行重新传输，认知用户在保证授权用户中断性能的情况下共享信道。

在第二个时隙内授权用户根据自动重传请求信息进行重新传输，利用重新传输带来的信息冗余进行干扰消除，并以最大化传输速率为目标，在授权用户的中断性能的约束下，分配第二个时隙内认知用户的传输功率。

在第一个时隙内，认知用户采用Underlay方式进行传输，获得传输速率为：

其中，P_p为授权用户的发射功率，g₁₂为授权用户发射端PT到认知用户接收端SR的信道功率增益，g₂₂为认知用户发射端ST到认知用户接收端SR的信道功率增益，是认知用户的发射功率，通过以下优化得到：

其中，P_s为认知用户的最大发射功率，I_th是授权用户的干扰门限，表示期望结果；为的单调增函数，此时的传输功率为：