专利名称：一种共基站集中式认知无线网络频谱分配和功率控制方法
技术领域：
本发明涉及认知无线网络技术领域，特别涉及一种共基站集中式认知无线网络频谱分配和功率控制方法。
背景技术：
高速增长的宽带无线业务需求对无线网络提出了更高的要求，造成了频谱资源的紧张，认知无线电技术的出现使解决这一问题成为可能，而认知无线电技术的一个重要课题就是如何对频谱进行分配。频谱分配的效果可用频谱效用衡量，同时认知无线网络中频谱效用可主要由认知无线电链路的传输速率决定，该传输速率取决于认知用户的信号干扰噪声比(SNR)。在认知无线网络的背景噪声相对稳定条件下，SNR又受实际认知无线电链路发射功率的影响。因此认知用户的功率控制也成为认知无线电一个重要的研究问题。目前，频谱分配和功率控制的研究是认知无线电技术的热点问题，但目前国内外并没有专门研究集中式认知无线网络的频谱分配和功率控制的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法。本发明的技术方案是，一种共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，包括以下步骤A、当所述共基站集中式认知无线网络中随机分布有K个主用户，N个认知用户，各主用户的发射功率PmS常数，m=l—K，基站通过公共信道收集认知用户和主用户的空间位置分布，初始化微调功率Tpi (O)，i = IN,和网络效用函数utility (O)，初始化认知用户发射功率和频谱分配矩阵；B、基站根据网络内各认知用户间的链路功率损耗计算认知用户的微调功率Tpi (η)，并把微调功率信息发给对应的认知用户，同时存储本次微调功率，认知用户根据接
收到的微调功率信息计算，得发射功率Pi (n)，i=l，......，N，n=l, 2，-----，同时将经过微
调的发射功率信息传回给基站，当所有认知用户的发射功率微调结束，基站计算出所述共基站集中式认知无线网络的认知用户平均发射功率avp (η)；C、基站根据得到的每个认知用户发射功率Pi (η)，频谱分配矩阵Ain-1) (i,j)计算出每个认知用户信号的信噪比Snri (η)，接着利用信噪比计算吞吐量ti;然后根据算出的吞吐量进行频谱分配，重新给频谱分配矩阵々^)^ j)的元素赋值，存储在基站中，在得到频谱分配矩阵后计算出当前的网络效用函数utility (η)并存储在基站中，同时用当前网络效用函数减去上一次已经存储的网络效用函数，得到效用函数差值Δ utility (η)；D、当网络的认知用户平均发射功率值avp(n)超过限定值，且效用函数差值Λ utility (η)小于等于ε时，所述的共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配过程结束，其中ε是预先设定的误差。所述步骤B进一步包括以下步骤B1、基站根据步骤A中的信息计算出认知用户的微调功率Tpi (η)并把微调功率信息发给认知用户，同时存储本次的Tpi (η), i = I,…，N;B2、认知用户根据收到的微调功率Tpi (η)信息，计算认知用户的发射功率Pi (η)，Pi (n) =Pi (n-l)+TPi (η)；Β3、根据步骤Β2中得到的各认知用户的发射功率Pi (η)计算出本次网络的认知用户平均发射功率avp (η)，其中avp (η) = Σ i = 1NPi(n)/N。所述步骤BI进一步包括以下步骤B11，计算认知用户i受到主用户系统和背景的干扰Ni
权利要求
1.一种共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤 A、当所述共基站集中式认知无线网络中随机分布有K个主用户，N个认知用户，各主用户的发射功率Pm为常数，m=l—K，基站通过公共信道收集认知用户和主用户的空间位置分布，初始化微调功率Tpi(O), i =1---N,和网络效用函数utility (0),初始化认知用户发射功率和频谱分配矩阵； B、基站根据网络内各认知用户间的链路功率损耗计算认知用户的微调功率Tpi(Ii)，并把微调功率信息发给对应的认知用户，同时存储本次微调功率，认知用户根据接收到的微调功率信息计算，得发射功率Pi (n)，i = 1，......，N，n=l, 2，——，同时将经过微调的发射功率信息传回给基站，当所有认知用户的发射功率微调结束，基站计算出所述共基站集中式认知无线网络的认知用户平均发射功率avp (n)； C、基站根据得到的每个认知用户发射功率Pi(n)，频谱分配矩阵Afa-1) (i,j)计算出每个认知用户信号的信噪比snri(n)，接着利用信噪比计算吞吐量然后根据算出的吞吐量进行频谱分配，重新给频谱分配矩阵A(n) (i，j)的元素赋值，存储在基站中， 在得到频谱分配矩阵后计算出当前的网络效用函数utility(n)并存储在基站中，同时用当前网络效用函数减去上一次已经存储的网络效用函数，得到效用函数差值A utility (n)； D、当网络的认知用户平均发射功率值avp(n)超过限定值，且效用函数差值A utility (n)小于等于e时，所述的共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配过程结束，其中e是预先设定的误差。
2.根据权利要求1所述的共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，其特征在于， 所述步骤B进一步包括以下步骤 B1、基站根据步骤A中的信息计算出认知用户的微调功率Tpi (n)并把微调功率信息发给认知用户，同时存储本次的Tpi (n), i = I,…，N ; B2、认知用户根据收到的微调功率Tpi(Ii)信息，计算认知用户的发射功率Pi(Ii)， Pi (n) =Pi(I1-1)+Tpi (n)； B3、根据步骤B2中得到的各认知用户的发射功率Pi(Ii)计算出本次网络的认知用户平均发射功率 avp (n)，其中
3.根据权利要求2所述的共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，其特征在于， 所述步骤BI进一步包括以下步骤 B11，计算认知用户i受到主用户系统和背景的干扰Ni
4.根据权利要求1所述的共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，其特征在于， 所述步骤C进一步包括以下步骤 Cl、根据步骤B中得到的认知用户的发射功率？1 (η)算出其信号的信噪比
全文摘要
本发明公开了一种共基站集中式认知无线网络的功率控制和频谱分配方法，当所述共基站集中式认知无线网络中随机分布有K个主用户，N个认知用户，各主用户的发射功率pm为常数，基站通过公共信道收集认知用户和主用户的空间位置分布，初始化微调功率Tpi(0)，i=1---N，和网络效用函数utility(0)，初始化认知用户发射功率和频谱分配矩阵；基站根据用户间的链路功率损耗计算认知用户的微调功率Tpi(n)，并把微调功率信息发给对应的认知用户，同时存储本次微调功率，认知用户根据接收到的微调功率信息计算，得发射功率pi(n)，同时将经过微调的发射功率信息传回给基站。
文档编号H04W16/10GK103024750SQ20121059430
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者李莉, 凌洪涛, 夏林, 张慧杰, 陆绘 申请人:上海师范大学