【摘要】 一种认知无线电(Cognitive Radio)系统中基于效用函数的分布式功率控制方法，属于无 线通信技术领域，特别涉及应用在认知无线电系统中的功率控制。本发明是一种既满足了对 主用户的保护又支持了认知用户的服务质量要求的折中方案。此方案基于非合作式的博弈论， 即，它只需要各个CRU自行调节其发射功率，因此避免了传统分布式功率控制需要大量信息 交互的弊端。通过分析效用函数的几何特性，巧妙地设置了效用函数的参数，同时结合接入 控制，保证了功率的收敛。同时，通过调整参数，能够适应现有网络业务的需要。此外，我 们设计了与功率控制方法相适应的帧结构和协议流程，它们可以适用于任意分布式认知无线 电系统下，因而具有较强的实用性。 【专利类型】发明申请 【申请人】电子科技大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】610054四川省成都市建设北路二段四号通信大楼525 【申请人地区】中国 【申请人城市】成都市 【申请人区县】郫都区 【申请号】CN200810045492.0 【申请日】2008-07-08 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101626260A 【公开公告日】2010-01-13 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101626260B 【授权公告日】2013-04-10 【授权公告年份】2013.0 【发明人】车越岭; 陈劼; 王军; 唐万斌 【主权项内容】1、一种认知无线电(Cognitive?Radio)系统中基于效用函数的分布式功率控制方法，其特征在于： 认知无线电功率控制的两个最基本的要求是实现对PUs的保护(保证CRUs对PUs的干扰不会超过PUs能承受的干扰范围)和提供对CRUs的QoS支持。一般来讲，QoS的好坏与SINR的满足与否有较大的关系。本方案的增益函数G(i)表示CRUi的SINR要求——CRUi接收端获得的信干噪比(SINR)γi要达到QoS要求的信干噪比γd： 此外，利用代价函数C(i)表示对PUs的保护——本发明假设在进行功率控制之前，我们已经得到了PUs能承受的最小干扰，PT，则对PUs的保护可以表示为： 这样，每个想接入本系统的CRU都拥有了一个效用函数U(i)＝G(i)-C(i)。 直接由公式(1)的SINR要求，增益函数表示如下： 上式要求γi≥γd以使函数有意义。其中，λi是一个可调参数。 代价函数可表示为： pi可以表示为γi的函数，结合公式(3)和公式(4)，本发明的效用函数如下： 则功率控制问题就可被详细描述为：寻找到一组功率向量P＝[p1，p2…pN]，使得对于所有合适的CRUs有下面的问题成立： 令pi*是对CRUi而言的局部最优值，则： 其中， 令 则最优解为： 相应的功率分配为： 因此，CRUi根据以下原则更新其在第k+1步的发射功率pi*(k+1)： 然而，一些研究结果表明公式(11)的形式表明，当存在一个合适的功率分配使得任意接入用户i的SINR满足γi≥γd时，式(11)能保证功率收敛。但若上述条件不成立，公式(11)的方法会导致功率不收敛。因此，本发明结合接入控制来拒绝不受欢迎的CRUs以解决收敛问题。 现在的问题是以什么样的标准判断一个CRUi是否是受欢迎的或是允许接入的，换句话说，如何找到一个合适的γi*以满足式(6)中的所有条件。通过调整参数βi，会有三种不同的C(i)的曲线，它们分别和G(i)相离，相切和相交。当 时，如果G(i)和C(i)相 切，则令相应的 [性质1]对任一想接入本系统的CRUi而言，若其 则认为此认知用户是受欢迎的。 [性质2]当 时，令 有： 令pi，phmax表示发射机允许的物理最大发射功率，其相应的SINR为γi，phmax，则γi的最大值γimax为： 有了以上两个性质作为理论基础，下面我们给出本发明中的算法的步骤——基于效用函数的分布式功率控制(UPCAC，Utility?based?Power?Control?jointing?with?Admission?Control)： 步骤1更新Intfi(k)，gi(k)， 和hii(k)，计算αi(k)，βi(k)和βit(k)。如果 至步骤2；否则，至步骤4； 步骤2令与γimax(k)相应的功率为pimax(k+1)，与γd对应的功率为pimin(k+1)。若 至步骤3；否则，至步骤4； 步骤3在闭区间[pimin(k+1)，pimax(k+1)]上找到最优点pi*(k+1)以最大化U(i)，至步骤5； 步骤4pi*(k+1)＝0，U(i)(k+1)＝0； 步骤5令k←k+1，至步骤1。 若一个想接入本网络的CRU的最终的功率非零，则认为此CRU是受欢迎的并且允许接 入本网络。由于在UPCAC中，我们保证了0＜inf(i)＜1，因此我们确保了对主用户的保护。 【当前权利人】电子科技大学 【当前专利权人地址】四川省成都市建设北路二段四号通信大楼525 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】121000004507193117 【被引证次数】36 【被自引次数】2.0 【家族被引证次数】36
