[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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；具体地：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：为指数分布g₂₁变量的参数；在第一个时隙内授权用户信息首次传输时，认知用户接收端SR首先解码来自认知用户的信息，然后解码授权用户的信息，利用授权用户发射端PT到授权用户接收端PR的信道功率增益g11，PT到认知用户接收端SR的信道功率增益g12的统计信道状态信息以及g22的瞬时信道状态信息，得到认知用户成功消除授权用户干扰的概率如下：若认知用户信息被正确解码且授权用户信息也被正确解码，则认知用户在第二个时隙直接消除干扰，此种情况的概率为：其中，和为指数分布g₁₁和g₁₂的参数；Rs为认知用户的目标速率；若授权用户及认知用户信息都未被成功解码，则认知用户接收端SR将存储授权用户的信息以消除第二个时隙来自授权用户的干扰，此种情况的概率为：若认知用户信息未被成功解码，而授权用户信息被成功解码，此种情况的概率为：是指认知用户信息被成功解码而授权用户信息未被成功解码的概率；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，具体地：在第二个时隙内认知用户首先计算干扰消除概率，并根据此概率分配功率：若认知用户在授权用户信息首次传输时成功解码授权用户信息，则在授权用户的第二个时隙内，认知用户直接消除干扰；若授权用户信息未被成功解码，则认知用户将利用授权用户信息的冗余来消除干扰；若首次传输时，认知用户信息被成功解码，而授权用户信息未被成功解码，则在第二个时隙内，认知用户成功消除干扰的概率为：其中，为认知用户在第二个时隙内的发送功率；若首次传输时隙内，认知用户信息和授权用户信息都未被成功解码，则第二个时隙内，认知用户成功解码的概率为：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，若认知用户成功消除干扰，则其传输速率为：否则，认知用户将会以速率传输，为此时，得到认知用户在授权用户信息重传时的平均传输速率为：在认知用户最大功率及授权用户的中断性能的约束下，优化问题如下：其中，P_th是授权用户在第二个时隙的中断门限，是授权用户在第二个时隙的中断概率，则有：其中，Rp为授权用户的中断速率；认知用户的传输速率是的增函数，求解的范围，由于g₁₁和g₂₁服从指数分布，可以近似为：其中，(c)代表在高SNR区域的近似；由于和因而，得到最优的传输功率为：其中：