[发明专利]一种认知无线电网络的功率控制方法及装置

说明书

本发明公开一种认知无线电网络的功率控制方法及装置，方法包括：构建状态空间模型，通过LMI方法对状态空间模型计算状态反馈增益；通过更新时隙k时次用户i发射功率、时隙k时次用户i的实际测量信噪比、时隙k时次用户i对主用户l产生的干扰，结合误差动态方程计算时隙k时的次用户信噪比跟踪误差和时隙k时干扰温度跟踪误差，并根据其正负来选择控制器，通过控制器使次用户的发射功率降低，根据状态反馈增益与时隙k的输入向量乘积等于次用户i的更新功率功率控制更新指令，再返回重新更新，直至次用户发射信号不占据频谱。本发明考虑远近效应、快速信道衰落、测量误差、多址干扰和链路时延等因素的影响，通过对次用户功率控制，呈现良好鲁棒跟踪性能。

技术领域

本发明涉及无线电网络技术领域，具体地说，涉及一种认知无线电网络的功率控制方法及装置。

背景技术

近年来，随着现代无线通信技术业务的飞速发展，有限的频谱资源已不能满足人们日益增长的需求。有效提高频谱利用率成为通信领域的重要课题。认知无线电可以独立寻找空闲频谱，在一定程度上可以提高频谱的利用效率。与现有的通信系统(4G、4.5G)相比，在下垫式认知无线电网络(CRNs)中次用户(SU)和主用户(PU)共享授权频段，以提高频谱利用率。与此同时，这种方式可以直接架构在移动无线网络上，从而节省建设成本，减少网络投资。因此，在现有网络中，下垫式认知无线电网络已成为提高频谱效率日益重要的课题。

在下垫式认知无线电网络中，功率控制是实现频谱资源共享的关键技术之一。在下垫式认知网络中不影响主用户的QoS(服务质量)前提下，通过自适应调整次用户的参数来控制发射功率，从而保证次用户的QoS。当前，广大的科研工作者通过结合博弈论、群智能优化、鲁棒优化以及随机优化等方法在下垫式认知无线电网络中解决功率控制问题上取得了良好的成果。然而，在下垫式认知网络中基于上述方法的功率控制在上一时隙中更新下一时隙中用户的系统状态并不能得到实时准确的描述。

此外，干扰温度的限制是在下垫式认知无线电网络中实现功率控制的关键约束条件，也是限制动态复用和提高频谱效率的重要因素。然而，在上述算法中，固定的干扰温度阈值对于描述次用户对主用户的影响显然是不恰当的。同时，实际的信道状态信息是不可避免地会受到量化误差、测量误差和不确定干扰的影响，从而导致系统性能的下降。

截至目前，功率控制方法都没有将干扰温度、量化误差、测量误差和不确定干扰等影响纳入到功率控制中，暂未有较好的解决方案能够解决以上问题。

发明内容

在下垫式认知无线电网络中从动态过程控制的角度来看，应用于功率控制的算法还很少。在CDMA蜂窝通信系统中，提出一种鲁棒功率控制方法H_∞，在最坏情况下跟踪期望的信噪比(SINR)使其最小化，从而达到更好的通信质量和更高的系统容量。针对用户的QoS，提出了混合H₂/H_∞分布式功率控制算法(Chaves F D S,Abbas-Turki M,Abou-Kandil H,etal.Transmission Power Control for Opportunistic QoS Provision in WirelessNetworks[J].IEEE Transactions on Control Systems Technology,2013,21(2):315-331)，提高了系统的鲁棒性。