一種基于感知和迭代搜索的聯(lián)合功率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明針對實際應用中主網(wǎng)絡與認知網(wǎng)絡之間無協(xié)作，干擾信道信息不能夠通過信息交互被認知網(wǎng)絡獲得的情況，公開了一種全雙工AF認知中繼系統(tǒng)的基于感知和迭代搜索的聯(lián)合功率分配算法，將一個傳輸時隙分為感知探測和數(shù)據(jù)傳輸兩部分，在感知探測部分先后分為單獨探測和聯(lián)合探測兩個子過程，單獨感知探測時，認知發(fā)射端和認知中繼分別以一方保持沉默一方不斷增加自身的發(fā)射功率直到接收到主用戶的報警信號就停止功率增加的方式進行；聯(lián)合探測時，認知發(fā)射端和認知中繼通過實時比較各自的通信速率增長效率來對各自的發(fā)射功率進行迭代增加，直到收到主用戶的報警信號后停止。本發(fā)明算法復雜度較低，與理論的方法相比，仍能保持良好有效的通信速率。
【專利說明】一種基于感知和迭代搜索的聯(lián)合功率分配方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于移動通信【技術(shù)領域】，尤其涉及一種認知中繼系統(tǒng)中認知發(fā)射端和認知中繼端功率聯(lián)合分配的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]認知中繼因其雙工方式可以分為半雙工中繼和全雙工中繼兩種。半雙工中繼需要分別在兩個正交的信道或者不同的時間片上接收和發(fā)送信號，而全雙工中繼的接收和發(fā)送在相同的頻譜資源上同時進行。
[0003]雖然全雙工中繼存在自身的自干擾問題，但是已有的工作證明在進行了充分的物理隔離和干擾消除(包括模擬信號域和數(shù)字信號域)之后，全雙工中繼可以得到很好應用，這就使得全雙工中繼相對半雙工中繼來說可能消耗更少的資源，頻譜利用率有更大的提高。特別是針對單個用戶時，半雙工中繼由于可能存在一個時隙的空閑，造成了 50%的資源損耗。相較之下，全雙工中繼因其全雙工增益，可以提供較半雙工更好的性能。引入了全雙工中繼后，雖然系統(tǒng)頻譜效率可能進一步得到提高，但是在認知系統(tǒng)中如何合理的分配認知發(fā)射端和全雙工認知中繼端的發(fā)射功率就變成的了需要深入研究的問題。
[0004]全雙工中繼從轉(zhuǎn)發(fā)方式上主要可以分為譯碼轉(zhuǎn)發(fā)型(Decode-Forward, DF)和放大轉(zhuǎn)發(fā)型(Amplify-Forward, AF)兩種?，F(xiàn)有的成果主要對全雙工DF認知中繼系統(tǒng)的功率分配方法和其中斷概率進行了分析，并且其仿真結(jié)果說明全雙工認知中繼性能相比半雙工認知中繼確實可以使系統(tǒng)有較大提升。但是DF類型的全雙工中繼在實際應用中存在一些弊端。全雙工DF中繼需要先對接收到的發(fā)射端的信號進行譯碼處理然后再轉(zhuǎn)發(fā)給接收端，這一過程對硬件系統(tǒng)有較高要求，存在譯碼過程造成的不理想時延，還需要認知發(fā)射端和認知中繼使用共同的碼本，這對于通信中的安全性會產(chǎn)生很大隱患，而且若是在認知中繼端譯碼發(fā)生錯誤，就會產(chǎn)生誤碼傳輸，嚴重影響通信系統(tǒng)性能。相對于復雜的DF類型全雙工中繼，AF類型的全雙工中繼對信號處理過程更為快速簡單，僅是對接收到的信號進行放大處理，然后轉(zhuǎn)發(fā)給認知接收端，不存在誤碼傳輸?shù)目赡?，而且全雙工DF中繼面臨的安全性問題在全雙工AF中繼系統(tǒng)中也不存在，加之在全雙工DF認知中繼系統(tǒng)中得到的結(jié)果不能簡單的套用到全雙工AF認知中繼系統(tǒng)中，因此對于全雙工AF認知中繼系統(tǒng)的研究很有必要。
[0005]在認知網(wǎng)絡可以獲得干擾信道的瞬時信息U和時，為了保證認知網(wǎng)絡中認知發(fā)射端和認知中繼的發(fā)射功率不影響主網(wǎng)絡中合法注冊用戶，即主用戶的正常通信，它們的發(fā)射功率需要滿足如下限制=P1 =ith，其中，Pc^Ph分別為認知發(fā)射端和認知中繼的發(fā)射功率，gc^P ^分別為干擾信道瞬時增益，IthS主用戶可以忍受的最大干擾功率。
[0006]在P1 = pcgcp+prgrp≤Ith的限制下優(yōu)化認知網(wǎng)絡的通信速率就可以表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于感知和迭代搜索的聯(lián)合功率分配方法，其特征在于，包括如下步驟: .51、將整個信號傳輸過程分為感知探測部分和數(shù)據(jù)傳輸部分，同時，當主用戶檢測到接收的干擾功率大于Ith，主用戶會廣播一個報警信號提醒周圍的認知通信節(jié)點降低發(fā)射功率，其中，Ith為主用戶可以忍受的干擾功率最大值； .52、將SI所述感知探測部分為為單獨感知探測和聯(lián)合感知探測； .53、進行單獨感知探測，具體如下: .531、認知發(fā)射端以步長s增加發(fā)射功率直到收到來自主用戶的報警信號后停止發(fā)射，認知中繼不進行功率發(fā)射保持沉默，認知發(fā)射端以步長s進行迭代更新調(diào)整發(fā)射功率，得到認知發(fā)射端的最大發(fā)射功率
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于感知和迭代搜索的聯(lián)合功率分配方法，其特征在于:S31、S32和S4所述的迭代更新具體步驟如下: 步驟1、初始化數(shù)據(jù)信息
【文檔編號】H04W72/08GK103957599SQ201410198396
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】石宇, 陳智, 李躍峰 申請人:電子科技大學