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专利号: 2015105288594
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种认知无线网络中基于双层单调性优化的功率控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:(1)在认知无线电网络中,通过授权用户PU和非授权用户SUs的发送功率控制,在考虑包括PU 与SUs 之间以及不同SUs 之间的两部分干扰的同时,保证PU 的QoS 的情况下最大化PU 的净收益的优化问题描述为如下所示的非凸性优化问题:P1 :maxΣs ∈Ωαs Rs-β(p0-p0min)其中表示每个SUs 的吞吐量,(2) 用公式将约束条件中的Rs展开,约束条件的第二项等价于其中

问题P1 的决策变量就转化为p0以及{q s}s ∈Ω,用和分别表示问题P1 的最优解;(3) 判断问题(P1) 的可行性,将公式中的p0用{qs}s ∈Ω代换,从而将该不等式重新表示成如下的一组线性约束:(P1- 底层) :通过在底层中计算F(p0) 的值,将F(p0) 的值代入到顶层问题从而优化PU 的传输功率;(P1- 顶层) :其中(5) 判断问题(P1- 底层) 的可行性当p0确定时,为了满足{θ s}s ∈Ω,SUs 的功率需要能够满足公式目标函数值最大的信噪比;步骤6.10 :根据公式设置S 维向量r,根据公式q*=(I-N)-1r 计算最佳非授权用户发射功率,其中矩阵步骤6.11 :根据公式计算在固定p0的情况下的底层最优目标函数值供顶层使用;(7) 阈值Pth的求解,根据问题(P1- 底层) 的性质,能够发现上存在一个特殊的阈值Pth,当P≤p 0≤P th时,不等式才得以成立,因而求解该阈值Pth

能够很大程度上缩小最优解的搜索域,求解过程如下:步骤7.1 :初始化设置,设置两个接近于0 的很小的正数作为允许的计算误差,分别记为η 以及ε,令plower=P,

步骤7.2 :计算|plower-pupper|, 如果该差值比所允许的计算误差ε 小,表示所得到的值在误差允许的范围内,则算法终止,跳转至步骤7.6,否则,继续进行步骤7.3 ;步骤7.3 :将PU 的发送功率p0设置为p lower与p upper的中值,即步骤7.4 :由于步骤7.3 中给出了p0,通过步骤6 解问题(P1- 底层) 并且得到相应的最优解步骤7.5 :计算用于判断现行的p0能否满足问题

(P1- 底层) 的约束条件因而如果|J(p0)| <η,则将p0的上限p upper更新为现行的p0,否则将plower更新为现行的p 0,返回步骤7.2 ;步骤7.6 :将所得到的p0作为特殊阈值P th;(8) 最大值点Γ 的求解,进一步根据底层目标函数的单峰特性,基于目标函数的梯度求解函数的最大值点,使得当时,F(p0) 单调增加,而当p0≥Γ

时,F(p0) 单调减少;求解过程如下:步骤8.1 :初始化设置,设置两个接近于0 的很小的正数作为允许的计算误差,分别记为δ 以及∈,令

步骤8.2 :计算|v|, 如果该值比∈小,则算法终止,跳转至步骤8.8,否则,继续进行步骤8.3 ;步骤8.3 :将PU 的发送功率p0设置为p lower与p upper的中值,即步骤8.4 :根据步骤8.3 中给出的p0,通过步骤6 解问题(P1- 底层) 并且得到相应的当前目标函数值F(p0),并令f1=F(p 0) ;步骤8.5 :调用步骤6 的底层算法求解f2=F(p 0+δ) 和f3=F(p 0-δ) ;步骤8.6 :计算步骤8.7 :如果v <- ∈, 则令pupper=p 0;否则,如果v >∈, 则令p lower=p 0;步骤8.8 :算法收敛,输出Γ =p0;(9) 问题(P1- 顶层) 的求解,根据问题(P1- 底层) 得到的最优解最优的目标函数值F(p0) 以及重要的阈值Γ,上层问题就转化为一个关于授权用户发射功率p0的在区间上的一维优化问题,采用两维单调性优化算法解问题(P1- 顶层),

过程如下:步骤9.1 :引入辅助变量t,使得其中t 满足条件步骤9.10 :将xcb,k从集合中移除,并将两个点{(xcb,k)1,(yk)2},{(yk)1,(xcb,k)2} 添加到当前的最优解集合中去,记k =k+1,进入下一次循环;步骤9.11 :跳出循环,算法终止,顶层问题的直接最优解(z*,t*) =CBS,然后根据公式