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专利号: 2016104654066
申请人: 重庆邮电大学
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:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:认知协作网络中,若源节点要与其目的节点进行通信,则首先源节点发送通信需求至资源管理实体;

步骤二:资源管理实体接收源节点的通信请求后,确定源节点与目的节点覆盖范围中的候选路由集合Ψ,获取各候选路由跳数并选择跳数最少的候选路由,存入集合Ψ0,即Ψ0表示跳数最少的候选路由集合,以Nmin表示Ψ0中元素数目;

步骤三:若Nmin=1,则确定该候选路由为最优路由,并基于能效优化准则的资源分配算法,执行最优功率及子信道分配方案;若Nmin>1,则对各最少跳数候选路由执行基于能效优化准则的资源分配算法,确定各路由的最优功率及子信道分配策略;比较各路由能效值,选择能效最优路由及最优路由对应的功率、最优路由对应的子信道分配方案作为优化分配策略,按照优化分配策略完成认知协作网络联合资源分配;

步骤三所述的基于能效准则的资源优化算法,具体包括:在满足优化限制的条件下,以最大化链路能效为目标实现优化功率及子信道分配,以η(i)表示第i条最短候选路由的能效,可得 其中 为第i条路由第l跳链路的能效,表示第i条路由第l跳链路的子信道分配变量,其中1≤k≤K,K表示系统中子信道总数,其中表示使用子信道k时第i条路由第l跳链路的能效,可得 表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的传输速率, 表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的源/中继认知用户的传输功率,Pcir为第i条路由第l跳链路发送端电路功率损耗;

以 表示 的最优值, 表示第i条路由第l跳链路的最优子信道选择变量,表示第i条路由第l跳链路的最优功率分配变量,令 基于链路能效优化准则,可得 令 可得

其中 表示第i条路由第l跳链路的最优能效值,则第i条最少跳数候选路由的最优能效为 比较所有最少跳数候选路由的最大能效值η(i,*),确定能效最大的候选路由为最优路由,即 其中i*为能效最大路由,其对应功率、子信道分配方案为优化资源分配策略;

所述优化限制条件具体包括:

1)认知用户最大传输功率限制: Pl(i,max)表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的源/中继认知用户的传输功率的最大值,1≤l≤Lmin,1≤k≤K;Lmin表示最少的路由跳数;

2)主用户最小传输速率限制: 其中 表示第k个主用户的最小传输速率要求, 表示第k个主用户的传输速率,根据香农公式可得2

其中 表示第k个主用户的信道增益,W为子信道带宽,σ

表示信道噪声功率, 表示第k个主用户的传输功率, 表示从第i条路由第l跳链路源端到主用户基站的信道增益;则认知用户传输功率限制为:

3)认知用户对最小传输速率限制:由于第i条路由需满足最小传输速率限制R(i)≥R(s,min),R(i)表示第i条路由的传输速率,则该路由的所有链接均需满足最小传输速率限制:R(s,min)表示从用户对的最小传输速率需求;

则认知用户传输功率限制:

4)子信道分配二元限制:子信道分配标识 是一个二元变量,即:

5)传送端子信道分配限制:假设第i条路由第l跳链路最多分配一个子信道,即:

2.根据权利要求1所述的基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法,其特征在(i)于:步骤二所述的确定源与目的节点覆盖范围中的候选路由集合Ψ方法为:以R 表示第i条路由的传输速率,其中i=1,2,...Ntot,Ntot为所有可能路由的总数, 表示第i条路由的第l跳链路的传输速率,l=1,2,...L(i),则 则仅当第i条路由满足才作为候选路由。

3.根据权利要求2所述的基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法,其特征在于:步骤二所述的选择跳数最少的候选路由的方法为:用N表示集合中Ψ的元素数,则所有(i)候选路由中最少跳数路由为 L 表示第i条路由的跳数数量,将候选路由跳数为Lmin的路由存入集合Ψ0,用ψ(i)表示Ψ中第i个候选路由在Ψ0中,则有Ψ0={ψ(i)|L(i)=Lmin,ψ(i)∈Ψ,1≤i≤N}。

4.根据权利要求2所述的基于能效优化的认知协作网络联合资源分配方法,其特征在于:所述第i条路由的传输速率的计算方法为:以 表示第i条路由第l跳链路的子信道分配变量,其中1≤k≤K,K表示系统中子信道总数,若 表示将第k个子信道分配给第i条路由的第l跳链路,不分配则 以 表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的传输速率,则 可表示为 若 有 根据香农公式,有 其中W为子信道带宽, 和 分别表示第i条路由第l跳链路使用第k个子信道时的源/中继认知用户的传输功率及信道增益, 表示第k个主用户的传输功率, 表示从第k个主用户到第i条路由第l跳链路目的端使用第k个子信2

道时的链路增益,σ表示信道噪声功率。