[发明专利]认知无线电中保证通信连续性的信道和功率联合分配方法

摘要

本发明公开了一种认知无线电中保证通信连续性的信道和功率联合分配方法，包括：S1，认知用户周期性地感知无线电环境，认知基站获取子信道状态信息；S2，认知用户向认知基站发送通信请求并告知认知基站需要传输的信息量大小，同时认知基站采集认知用户的服务质量需求信息；S3，认知基站通过求解最优化问题来为认知用户分配初始阶段的最优信道和功率，认知用户开始通信；S4，初始阶段通信结束时，更新子信道状态信息和服务质量需求信息；S5，认知基站进行第i阶段的信道和功率的最优联合分配；S6，认知用户继续周期性地感知周围无线电环境，实现后续阶段的信道和功率的最优分配。本发明能保证认知用户在不同资源分配阶段的通信连续性。

主权项

1.一种认知无线电中保证通信连续性的信道和功率联合分配方法，在集中式结构的认知无线电网络中随机分布N个认知用户，在网络的中心位置设置一个认知基站，网络中可用频谱被划分为M个正交的子信道，其中M＞N，每个子信道的带宽均为W，其特征在于，包括以下步骤：S1，认知用户周期性地感知无线电环境，认知基站对N个认知用户收集的数据信息进行融合，获取子信道状态信息，用向量I={I_m|I_m∈{0,1}}_M×1表示，其中，I_m＝1表示子信道m被主用户占用，I_m＝0表示子信道m空闲；S2，认知用户向认知基站发送通信请求，并告知认知基站需要传输的信息量大小，用向量R={R_n|R_n≥0}_N×1表示，R_n＝0表示认知用户n无通信需求，同时，认知基站采集每个认知用户的服务质量需求信息，服务质量需求信息用信噪比衡量，用向量γ={γ_n}_N×1表示；S3，认知基站根据子信道状态信息以及服务质量需求信息，通过求解一个带有约束条件的最优化问题来为认知用户分配初始阶段的最优的信道和功率资源，认知用户开始进行通信；S4，当初始阶段的通信结束时，更新子信道状态信息和服务质量需求信息，在进行下一阶段，即第i阶段的信道和功率资源分配前，其中i＞1，需完成以下步骤：S41，在第i阶段的信道和功率资源的分配前，需通过即式（1）检测各认知用户是否完成第i-1阶段通信；其中表示第i-1阶段认知用户n需要传输的信息量；表示第i-1阶段认知用户n的信息传输速率，c_m，n＝1表示子信道m分配认知用户n使用，p_m，n表示认知用户n在子信道m上的发送功率，h_m,n表示认知用户n在子信道m上的信道增益，N₀表示噪声功率谱密度；T表示每个阶段中认知用户用于传输数据的时间；S42，若式（1）成立，则表示认知用户n完成了第i-1阶段信息量的传输，否则就表示认知用户n没有完成i-1阶段信息量的传输；S43，判断未完成通信的认知用户在第i-1阶段被分配的信道是否在第i阶段全部被主用户占用，如果被占用，则将此认知用户划入集合Ψ₂，否则将其划入集合Ψ₁；S44，如果在第i阶段有新的认知用户向认知基站发送通信请求，将该认知用户划入集合Ψ₂；S5，通过步骤S4得到集合Ψ₁和Ψ₂后，认知基站进行第i阶段的信道和功率的最优联合分配，其中：（1）对于集合Ψ₁中的没有完成第i-1阶段通信的认知用户，认知基站允许它们继续占用第i-1阶段被分配的并且在当前阶段未被主用户占用的子信道进行通信；（2）假设在第i-1阶段分配给集合Ψ₁中的用户并且在当前阶段未被主用户占用的子信道的集合为∏，则在步骤S3中所述的最优化问题中加入一个限制条件：m∈∏,n∈Ψ₁，其中，c_m，n＝1表示子信道m分配给认知用户n使用，使其成为第i阶段的信道和功率联合分配对应的最优化问题，通过求解加入限制条件后的最优化问题，为集合Ψ₂中的用户分配最优信道，并为集合Ψ₁和Ψ₂中的用户分配最优功率；S6，完成第i阶段的信道和功率的最优联合分配后，认知用户继续周期性地感知周围无线电环境，更新子信道状态信息以及服务质量需求信息，实现后续阶段的信道和功率资源的最优分配。