[发明专利]协同传输能量收集认知无线电网络最佳资源分配方法

摘要

本发明公开了一种协同传输能量收集认知无线电网络最佳资源分配方法，解决现有认知无线电资源分配策略无法满足能量收集需求和保证次级用户之间公平性的问题。实现步骤是：设置目标参数；初始化次级用户参数；次级用户参数迭代计算；次级用户感知时间迭代条件判断；得到最佳次级用户参数；完成协同传输能量收集绿色认知无线电网络的最佳资源分配。本发明在保证能量收集器的最小能量收集需求以及给次级用户提供更好的公平性的情况下，能快速获得最大公平性的信道分配、最佳感知时间和最佳功率分配；利用能量收集器对认知基站发送的射频信号能量收集，能量循环利用，提高使用效率；本发明计算复杂度低，具有工程化应用的前景。

主权项

1.一种协同传输能量收集绿色认知无线电网络最佳资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据绿色认知无线电网络能量收集需求进行目标参数设置，认知用户根据绿色认知无线电网络设计目标设置目标检测概率帧长T，认知基站最大传输功率P_th，认知基站主用户最大可容忍的干扰功率P_I,i＞0，能量收集器的最小能量收集需求θ_k＞0；其中，最小能量收集需求θ_k需满足：主用户最大可容忍的干扰功率P_I,i约束条件为：认知基站最大传输功率P_th约束为：式中，信道分配约束ρ_i,m为：ρ_i,m∈{0,1}，θ_k为第k个能量收集器最小收集能量需求、P_I,i为认知基站对第i个主用户最大可容忍的干扰功率，P_th为认知基站最大传输功率；(2)初始化次级用户参数，包括次级用户感知时间τ，参与次级用户迭代计算的迭代次数n,参与次级用户迭代计算的参数有信道空闲时次级用户发送功率信道传输信息时次级用户发送功率和信道分配初始化后迭代次数n＝0；(3)次级用户参数迭代计算，计算次级用户发送功率信道分配次级用户间最小吞吐量Γⁿ，其中Υ为信道指示，取值为0或1，0表示信道处于空闲状态，1表示信道处于通信状态，下标i为主用户序号，m为次级用户序号，n为迭代次数；具体迭代计算包括有：(3.1)计算在次级用户给定感知时间τⁿ时的次级用户发送功率计算包括：其中，ζ为能量转换因子，g_i,m为认知基站在第i个信道给第m个次级用户发送信息的信道功率增益，h_i,k为第k个能量收集器在第i个信道采集能量的信道功率增益，z_i,m为主基站在第i个信道传输信息对第m个次级用户造成的干扰的信道功率增益，q_i认知基站在第i个信道传输信息对主用户造成的干扰的信道功率增益，P_i^PU为主基站给第i个主用户接收机发送信息的恒定发送功率，表示第m个次级用户接收端的噪声方差，Υ为信道指示表示，取值为0或者1，0表示信道空闲，1表示信道在传输信息，[g]⁺表示取0和g之中较大者，即若g为负值，则取0，若g为正值，则取g，ν，μ_k，ω_i，λ_m，分别对应最大传输功率约束，最小能量收集需求，最大干扰功率约束和最小吞吐量的拉格朗日乘子，和为概率，表示如下：其中，Pr(H_0,i)为主机站在第i个信道空闲概率，Pr(H_1,i)为主机站在第i个信道传输信息概率，P_fa,i(τⁿ)为在感知时间τⁿ下的虚警概率，其中，为中间变量；(3.2)计算在次级用户给定感知时间τⁿ时的信道分配其中，表示第i个信道分配给了第m个次级用户，否则表示第i个信道未分配给第m个次级用户，和分别表示为(3.3)计算在次级用户给定感知时间τⁿ时的次级用户间最小吞吐量Γⁿ：(4)迭代条件判断，对经过迭代后得到的次级用户感知时间τⁿ进行判断，如果τⁿ小于等于T，n加1，τ加1，返回步骤3继续迭代；反之，即τⁿ大于T，执行步骤5；(5)当次级用户感知时间τⁿ大于T时，开始对得到的n个次级用户间所有吞吐量Γⁿ进行比较，取其中最大的Γⁿ值，作为次级用户之间最小吞吐量Γ，得到最佳次级用户参数；(6)完成在保证能量收集器的最小能量收集需求的同时给次级用户提供更好的公平性的协同传输能量收集绿色认知无线电的最佳资源分配。