一種基于多信道的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多信道的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法，屬于數(shù)字通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明將基于認(rèn)知無線電的多信達(dá)能效模型，將對(duì)認(rèn)知用戶能效優(yōu)化的處理轉(zhuǎn)換為對(duì)其能效模型的對(duì)偶問題的優(yōu)化，基于數(shù)據(jù)幀的傳輸結(jié)構(gòu)，對(duì)可能出現(xiàn)最優(yōu)感知時(shí)間的一段感知搜索時(shí)間段內(nèi)的多個(gè)探測(cè)時(shí)間點(diǎn)分別計(jì)算其對(duì)應(yīng)的優(yōu)選總傳輸功率（包括空閑和忙兩個(gè)狀態(tài)），再從中查找出最小能效所對(duì)應(yīng)的總傳輸功率和探測(cè)時(shí)間點(diǎn)，將其存儲(chǔ)到當(dāng)前待發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)中，作為當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的最優(yōu)感知時(shí)間、最優(yōu)分配功率。本發(fā)明用于認(rèn)知無線電通信系統(tǒng)，其有益效果是：高效輸出認(rèn)知用戶的最優(yōu)感知時(shí)間點(diǎn)和傳輸功率分配，在頻譜短缺的情況下優(yōu)化通信傳輸系統(tǒng)的能效。
【專利說明】一種基于多信道的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，特別涉及一種在基于認(rèn)知無線電技術(shù)的多信道系統(tǒng)中的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是3G，LTE技術(shù)的不斷成熟，人們對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求不斷擴(kuò)張，當(dāng)前的頻譜資源已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。針對(duì)以上問題，一項(xiàng)稱為認(rèn)知無線電(CR)的通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，CR指的是一個(gè)對(duì)環(huán)境有感知能力、具備“學(xué)習(xí)能力”的無線通信系統(tǒng)。通過認(rèn)知節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境檢測(cè)的實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)配置與通信相關(guān)參數(shù)(如編碼調(diào)制、接入方式、網(wǎng)絡(luò)等)，確保系統(tǒng)通信質(zhì)量，合理、高效利用“頻譜空洞”，同時(shí)在通信過程中，在保證通信服務(wù)質(zhì)量的情況下如何使能量消耗盡可能的少也是現(xiàn)在關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0003]當(dāng)前已有的將認(rèn)知無線電和能效優(yōu)化結(jié)合起來考慮無線通信過程的節(jié)能降耗大多是針對(duì)單信道的情況，例如文獻(xiàn)“Y.Wu and D.H.K.Tsang, “Energy-efficient spectrumsensing and transmission for cognitive radio system[J].Communications Letters, IEEE, 2011, 15(5):545-547.”指出了在單信道下無線電認(rèn)知無線系統(tǒng)中不同的感知功率消耗、傳輸功率消耗、空載功率消耗對(duì)最優(yōu)感知時(shí)間的影響，以及文獻(xiàn)“L.Li，X.Zhou, H.Xu, et al., Energy-efficient transmission in cognitive radio networks[C].CCNC IEEE2010,9(1):1-5.”中所提到的在單信道下對(duì)授權(quán)用戶的干擾限制下最優(yōu)傳輸和功率分配方案。而在文獻(xiàn)“Y.Pei, Y.C.Liang, K.C.The, et al.Energy-efficientdesign of sequential channel sensing in cognitive radio networks:optimalsensing strategy, power allocation, and sensing order[J].Selected Areas inCommunications, IEEE Journal on, 2011, 29 (8): 1648-1659.”中，提出了一種基于多信道的認(rèn)知用戶的能效優(yōu)化，其通過對(duì)多信道認(rèn)知用戶的串行感知，分析了感知策略(何時(shí)開始與結(jié)束感知、傳輸)、接入策略(傳輸功率大小)和感知順序(信道感知順序)對(duì)認(rèn)知用戶能效的影響，但因其實(shí)現(xiàn)過程是串行的方式，導(dǎo)致其能效優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)過程存在效率低的缺陷，不能較好的滿足認(rèn)知無線系統(tǒng)的通信傳輸需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:基于多信道下的頻譜感知技術(shù)，提出一種并行的基于多信道下的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法，以提高能效優(yōu)化的處理效率。
[0005]本發(fā)明的一種基于多信道的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法，包括下列步驟:
[0006]步驟1:基于數(shù)據(jù)幀的幀傳輸時(shí)間T，設(shè)置感知時(shí)間的搜索時(shí)間段，將所述搜索時(shí)間段離散成多個(gè)間隔相同的測(cè)試感知時(shí)間點(diǎn)τ test ；
[0007]步驟2:在當(dāng)前待傳輸數(shù)據(jù)幀傳輸前，感知服務(wù)器依次對(duì)各個(gè)測(cè)試感知時(shí)間點(diǎn)τ test計(jì)算優(yōu)選總傳輸功率和產(chǎn)# ,優(yōu)選能效Π ( τ test, P(°)，P(1))*:
[0008]201:設(shè)置兩個(gè)變量參數(shù):λ 1、λ 2，λ I的初始值為0，λ 2的初始值大于10~(-10)；
[0009]202:判斷λ 2與λ I的差值是否小于或等于預(yù)設(shè)值ε，若是，則執(zhí)行步驟204 ;否則執(zhí)行步驟203，所述預(yù)設(shè)值ε為小于或等于10~(-10)的正數(shù)；
[0010]203:通過調(diào)用內(nèi)點(diǎn)法函數(shù)fmincon(x, y, ζ)計(jì)算F( λ mid)的值,若FOmid)小于或等于0，則令λ 2等于Xmid，并執(zhí)行步驟202;若FUmid)大于0，則令λ I等于Xmid，并執(zhí)行步驟202 ；
[0011]其中Xniid表示λ I與λ 2的均值；
[0012]所述內(nèi)點(diǎn)法函數(shù)fmincon(x, y, ζ)中，
[0013]X 對(duì)應(yīng)優(yōu)化目標(biāo) min {E ( τ test, Ρ(0),Ρ(1))-λ midC ( τ test, P(°)，Ρω)}，多信道認(rèn)知用戶


的總平均能量
【權(quán)利要求】
1.一種基于多信道的認(rèn)知用戶能效優(yōu)化方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟1:基于數(shù)據(jù)幀的幀傳輸時(shí)間T，設(shè)置感知時(shí)間的搜索時(shí)間段，將所述搜索時(shí)間段離散成多個(gè)間隔相同的測(cè)試感知時(shí)間點(diǎn)Ttest ； 步驟2:在當(dāng)前待傳輸數(shù)據(jù)幀傳輸前，感知服務(wù)器分別對(duì)各個(gè)測(cè)試感知時(shí)間點(diǎn)τ test計(jì)算優(yōu)選總傳輸功率聲1)4和戶時(shí)，優(yōu)選能效H ( τ test) P(0), P(1))*:201:設(shè)置兩個(gè)變量參數(shù):λ I和λ 2，λ I的初始值為0，λ 2的初始值大于10~ (-10)； 202:判斷λ 2與λ I的差值是否小于或等于預(yù)設(shè)值ε，若是，則執(zhí)行步驟204 ;否則執(zhí)行步驟203，所述預(yù)設(shè)值ε為小于或等于10~(-10)的正數(shù)； 203:通過內(nèi)點(diǎn)法函數(shù)fmincon(x, y, z)計(jì)算F( λ mid)的值,若F(Amid)小于或等于O,則令λ 2等于Xmid，并執(zhí)行步驟202;若FUmid)大于0，則令λ I等于Xmid，并執(zhí)行步驟202; 其中Xmid表示λ I與λ 2的均值； 所述內(nèi)點(diǎn)法函數(shù)fmincon(x, y, ζ)中，
X對(duì)應(yīng)優(yōu)化目標(biāo)min {E ( τ test, Ρ(°)，Ρω) - λ midC ( τ test, Ρ(°)，Ρω)}，多信道認(rèn)知用戶的總平均能量
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各感知測(cè)試時(shí)間點(diǎn)Ttest時(shí)間間隔為0.1ms ~0.5ms ο
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索時(shí)間段為[0，kT]，k的取值范圍為`0.4 ~0.6。
4.如權(quán)利 要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟201中，λ2的初始值為10~ (-6)。
【文檔編號(hào)】H04W24/02GK103929255SQ201410154322
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】史治平, 陳強(qiáng), 姜志, 談天 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)