次級用戶獲得的最大能效 對比圖；
[0039] 圖3是采用本發(fā)明和現(xiàn)有的兩種發(fā)送功率分配方法，其次級用戶發(fā)生中斷的概率 對比圖；
[0040] 圖4是采用本發(fā)明在不同信道模型下，次級用戶獲得的最大能效圖；
[0041] 圖5是采用本發(fā)明和現(xiàn)有兩種發(fā)送功率方法，其次級用戶在不同發(fā)送功率下獲得 的最大能效對比圖。
【具體實施方式】
[0042] 參照圖1，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：
[0043] 步驟1，認知用戶設(shè)置目標參數(shù)。
[0044] 次級用戶根據(jù)所需要的容錯誤差、拉格朗日迭代效果、希望獲得的中斷容量及最 大需要迭代次數(shù)，設(shè)置能效函數(shù)容錯誤差I(lǐng)>〇,中斷容量^比特/復(fù)維，最大迭代次數(shù)N， 平均發(fā)送功率約束對應(yīng)的收斂誤差L>〇,平均干擾功率約束對應(yīng)的收斂誤差I(lǐng)2>〇,平 均發(fā)送功率約束對應(yīng)的拉格朗日乘子迭代步長0,平均干擾功率約束對應(yīng)的拉格朗日 乘子迭代步長t2> 0;
[0045] 能效函數(shù)容錯誤差越小，可能需要的迭代次數(shù)越多，迭代次數(shù)還取決于平均干擾 約束條件、平均發(fā)送功率約束條件、道衰落狀態(tài)及能效最佳功率電平大小。迭代步長的選擇 是迭代停止所需步數(shù)的關(guān)鍵影響因素，根據(jù)約束條件的寬松，選擇適當?shù)牡介L，能保證 快速得到最佳解，當?shù)介L設(shè)置為常數(shù)時，subgradient算法能保證得到的解離最佳解非 常接近；
[0046] 步驟2，初始化次級用戶參數(shù)。
[0047] 拉格朗日乘子初始值的選擇對迭代所需步數(shù)影響比較大，當選擇的拉格朗日初始 值接近滿足約束條件的拉格朗日乘子時，迭代停止所需步數(shù)較少，如果選擇的初始值不理 想，subgradient算法需要多次迭代才能得到最終的拉格朗日乘子。因此，拉格朗日初始值 的選擇非常重要，通常根據(jù)約束條件的寬松適當進行選擇，當約束條件比較嚴時，拉格朗日 初始值選擇相對較大，反之，拉格朗日乘子初始值選擇相對較?。?br>[0048] 本實例中次級用戶初始化能效n= 〇,平均發(fā)送功率約束對應(yīng)的拉格朗日乘子t =t。，平均干擾功率約束對應(yīng)的拉格朗日乘子y=y。，次級用戶發(fā)送功率pn和能效nn 的迭代次數(shù)n= 0 ;
[0049] 步驟3,次級用戶迭代計算最佳發(fā)送功率P。
[0050] (3. 1)次級用戶計算每次衰落狀態(tài)下保證次級用戶中斷容量^的最小發(fā)送功率 y：
[0051]
[0052] 其中g(shù)ss為次級用戶發(fā)送端到接收端信道功率增益，hps為主用戶發(fā)送端到次級用 戶接收端信道功率增益，Pm為主用戶恒定發(fā)送功率，〇-；：表示次級用戶接收端的噪聲方差；
[0053] (3. 2)次級用戶計算每次衰落狀態(tài)下的發(fā)送功率Pn:
[0054]
[0055] 其中P為功率放大因子，gsp為次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端信道功率增益， nn1為次級用戶第n-1次迭代獲得的能效；
[0056] 根據(jù)每次衰落狀態(tài)下的發(fā)送功率的計算表達式，可以看到每次衰落狀態(tài)的發(fā)送功 率能自適應(yīng)的根據(jù)信道狀態(tài)情況調(diào)整發(fā)送功率，從而能達到在各種衰落狀態(tài)下，平均能效 最佳；
[0057] (3. 3)次級用戶根據(jù)平均發(fā)送功率約束條件和平均干擾功率約束條 件茗|^ <尾，通過subgradient迭代算法經(jīng)k彡1次迭代，計算出平均發(fā)送功率約束 對應(yīng)的拉格朗日乘子？和平均干擾功率約束對應(yīng)的拉格朗日乘子yk:
[0060] 其中:^和瓦；分別為次級用戶最大平均發(fā)送功率約束和次級用戶對主用戶最大平 均干擾功率約束，E{ ?}表示對?求數(shù)學(xué)期望；
[0061] 所述最大平均發(fā)送功率約束和最大平均干擾功率約束條件的寬松，對迭代停止所 需步數(shù)具有較大的影響，當最大平均發(fā)送功率約束和最大平均干擾功率約束越寬松時，迭 代停止所需步數(shù)較少，反之，迭代停止所需步數(shù)較大；
[0062] (3.4)根據(jù)計算出的拉格朗日乘子？和yk，計算發(fā)送功率if:
[0063]
[0064] (3. 5)判斷每次迭代計算出的拉格朗日乘子，和y14是否滿足迭代終止條件：
，若滿足，則執(zhí)行步驟（3. 6)，否則，返回步驟 (3. 3)；
[0065] (3.6)次級用戶分別計算第n次迭代能效函數(shù)仁（1〇和第n次迭代能效nn:
[0068] 其中Pe為固定電路消耗功率，尤(^；)的計算表達式為：
[0069]
[0070] 能效函數(shù)能反應(yīng)每單位焦耳功率下次級用戶獲得的歷態(tài)容量，即在信道各種衰落 條件下用戶獲得能效的數(shù)學(xué)期望，從而體現(xiàn)次級用戶的平均能效；
[0071] 從能效計算表達式可以看出，能效的最大化，不等于傳統(tǒng)認知無線電下，歷態(tài)容量 最大化，因此傳統(tǒng)認知無線電下歷態(tài)容量最大化下的最佳發(fā)送功率，不能保證次級用戶獲 得最大能效；
[0072] (3.7)次級用戶對能效函數(shù)fnu)進行判決：如果|fn(n) |彡I，則第n次的發(fā) 送功率if1為次級用戶能效最佳發(fā)送功率p，能效 <即為次級用戶獲得的最大能效n ;反 之，判斷迭代次數(shù)是否達到最大迭代次數(shù)n<N，如果達到最大迭代次數(shù)，則此時的發(fā)送功 率為次級用戶能效最佳發(fā)送功率p，能效nn為次級用戶獲得的最大能效n;否則，繼續(xù) 迭代，直至滿足迭代終止約束條件；
[0073] 最大迭代次數(shù)的選擇，可以根據(jù)次級用戶需要達到的容錯誤差大小進行選擇，如 果次級用戶需要的容錯誤差很小，則最大迭代次數(shù)選擇大些，否則，次級用戶可以選擇相對 小一些的最大迭代次數(shù)，從而能快速的得到能效及功率發(fā)送策略。
[0074] 本發(fā)明的性能效果可以通過以下仿真進一步說明：
[0075] A、仿真條件
[0076] 次級用戶發(fā)送端功率放大因子P和電路固定功率消耗Pe分別設(shè)置為0.2和0.05 瓦，次級用戶接收到噪聲方差設(shè)置為0. 01，主用戶傳輸功率Pm設(shè)置為60毫瓦，拉格朗日迭 代步長tptjP設(shè)置為0.1，容錯誤差| |2都設(shè)置為0.0001，信道實現(xiàn)次數(shù)為100000， gss、gsp和hps為瑞利信道下功率增益，服從指數(shù)分布，均值分別設(shè)置為2、1. 5和1. 5,次級用 戶目標中斷容量&設(shè)置為1比特/復(fù)維。
[0077] 仿真1和仿真2的平均發(fā)送功率約束設(shè)置為100毫瓦，平均干擾功率設(shè)置為0毫 瓦到100毫瓦。仿真3的nagakami-m衰落信道的m設(shè)置為0. 5,平均發(fā)送功率約束設(shè)置為 100毫瓦，平均干擾功率設(shè)置為0毫瓦到100毫瓦。仿真4的平均干擾功率設(shè)置為10毫瓦 和50毫瓦，平均發(fā)送功率設(shè)置為0毫瓦到100毫瓦。
[0078]B、仿真內(nèi)容
[0079] 仿真1 :采用本發(fā)明和現(xiàn)有基于中斷概率最小的發(fā)送功率分配方法，對次級用戶 獲得的最大能效進行對比，結(jié)果如圖2所示。圖2中"能效最大化"表示采用本發(fā)明次級用 戶在100毫瓦的平均發(fā)送功率約束條件下獲得的最大能效，"中斷概率最小化"表示采用基 于傳統(tǒng)的頻譜共享中斷概率最佳發(fā)送功率方法，次級用戶在1〇〇毫瓦的平均發(fā)送功率約束 條件下獲得的最大能效。
[0080] 仿真2 :采用本發(fā)明和現(xiàn)有基于中斷概率最小的發(fā)送功率分配方法，對次級用戶 發(fā)生中斷概率進行對比，結(jié)果如圖3所示。圖3中"能效最大化"表示采樣本發(fā)明次級用戶 在100毫瓦的平均發(fā)送功率約束條件下獲得的中斷概率，"中斷概率最小化"表示采用基于 傳統(tǒng)頻譜共享中斷概率最佳發(fā)送功率方法，次級用戶在100毫瓦的平均發(fā)送功率約束條件 下獲得的中斷概率。
[0081] 仿真3 :對在不同信道模型模型下，平均發(fā)送功率約束為100毫瓦情況下，次級用 戶采用本發(fā)明所獲得的最大能效進行仿真，結(jié)果如圖4所示。圖4中共有四條曲線，其中：<