[发明专利]一种基于信息与能量协同传输的抗干扰协作频谱接入方法

说明书

一种基于信息与能量协同传输的抗干扰协作频谱接入方法，在该方法中，主用户发送端发送信息给认知用户发送端和主用户接收端，认知用户发送端将接收到的信号分为两部分，一部分用来信息解码，剩余部分用来能量收集，认知用户发送端利用一部分带宽和收集到的全部能量转发主用户发送端的信息到主用户接收端，同时用剩余的带宽和自己的能量发送自己的信号到认知用户接收端。本发明能够有效提高认知用户的频谱资源利用率和能量效率。

技术领域

本发明属于无线通信领域中的认知无线电技术领域，尤其是频谱接入方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，无线通信在人类生活中逐渐占据无比重要的地位，与此同时，不断增长的频谱资源需求制约着无线通信的进一步发展。认知无线电技术使得认知用户能够与所处的通信环境进行交互并根据交互结果改变自身传输参数，从而接入授权频谱。通过合理的动态频谱接入策略，可以有效提高频谱资源的利用率。认知用户接入授权频谱的方法主要有两种：填充式动态频谱接入方法和共存式动态频谱接入方法。填充式动态频谱接入方法中要求认知用户能够迅速准确的检测到频谱空洞，并及时进行频谱切换。共存式动态频谱接入方法中认知用户接入主用户的频谱与其同时发送信息，要求认知用户对主用户造成的干扰不能超过干扰门限，保证主用户的性能。

在现有共存式协作频谱接入方法中，认知用户接入主用户的频谱后，利用一部分能量帮助转发主用户的信息，然后利用剩余的能量发送自己的信息，会造成认知用户的能量损失；而且，由于主用户和认知用户使用相同的频谱发送信息，互相之间始终存在干扰，造成频谱资源的损失。

发明内容

为了克服现有共存式协作频谱接入方法中认知用户能量损失和主用户与认知用户之间的干扰问题，提高认知用户的频谱资源利用率和能量效率，本发明提供一种基于信息与能量协同传输的抗干扰协作频谱接入方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于信息与能量协同传输的抗干扰协作频谱接入方法，无线电通信系统由主系统和认知系统构成：其中主系统由一个主用户发送端PT和主用户接收端PR组成，主系统已获得一段W带宽的授权频谱，且支持中继功能；认知系统由一个认知用户发送端CT和认知用户接收端CR组成，认知系统通过寻找机会伺机接入授权频谱从而发送自己的信息；整个传输过程被分为两个时隙，每个时隙各占传输时间的所述的基于信息与能量协同传输的抗干扰协作频谱接入方法包括以下步骤：

1)在第一时隙中，PT发送信息给PR和CT，PR用接收到的全部功率进行信息解码，CT用一部分接收到的功率进行信息解码，用接收到的剩余功率进行能量收集；

2)在第二时隙中，CT利用一部分带宽和收集到的全部能量Q转发PT的信息到PR，用剩余的带宽和自己的能量发送自己的信号到CR；

认知用户发送端的功率和带宽分配系数优化问题建模为：

满足以下条件

其中，α表示CT分配用于信息解码的功率分配系数，b表示CT转发PT信号的带宽分配系数，R_T表示主用户的目标速率，R_p和R_c分别表示认知用户接入主用户频谱后，主用户和认知用户获得的速率；

通过求解获得功率分配系数α^*和最优宽带b^*：