br>[0082] 曲線1表示用本發(fā)明在次級用戶發(fā)送端到次級用戶接收端為高斯信道，主用戶發(fā) 送端到次級用戶接收端為瑞利信道，次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端信道為瑞利信道的信 道模型下，次級用戶所獲得的最大能效；
[0083] 曲線2表示用本發(fā)明在次級用戶發(fā)送端到次級用戶接收端為瑞利信道，主用戶發(fā) 送端到次級用戶接收端為m為0. 5時的nakagami-m衰落信道，次級用戶發(fā)送端到主用戶接 收端信道為瑞利信道的信道模型下，次級用戶所獲得的最大能效；
[0084] 曲線3表示用本發(fā)明在次級用戶發(fā)送端到次級用戶接收端為瑞利信道，主用戶發(fā) 送端到次級用戶接收端為瑞利信道，次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端信道為m為0. 5時的 nakagami-m衰落信道模型下，次級用戶所獲得的最大能效；
[0085] 曲線4表示用本發(fā)明在次級用戶發(fā)送端到次級用戶接收端為瑞利信道，主用戶發(fā) 送端到次級用戶接收端為瑞利信道，次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端信道為瑞利信道的信 道模型下，次級用戶所獲得的最大能效。
[0086] 仿真4 :采用本發(fā)明和現(xiàn)有的基于中斷概率最小的發(fā)送功率分配方法，對次級用 戶在不同發(fā)送功率下獲得的最大能效進行對比，結果如圖5所示。
[0087] C、仿真結果
[0088] 由圖2可得，在平均干擾功率和平均發(fā)送功率約束條件下，現(xiàn)有的基于頻譜共享 中斷概率最佳發(fā)送功率方法不能保證次級用戶獲得最大能效，而本發(fā)明能保證次級用戶獲 得最大能效。本發(fā)明與平均發(fā)送功率約束條件相比，平均干擾功率約束條件寬松，即平均干 擾功率不起約束作用時，次級用戶獲得的最大能效僅取決于平均發(fā)送功率，平均發(fā)送功率 約束越寬松，次級用戶獲得的最大能效越大。
[0089] 由圖3可得，雖然本發(fā)明不能保證次級用戶傳輸中斷概率最小，但能保證次級用 戶獲得最大的能效。
[0090] 由圖4可得，次級用戶發(fā)送端到次級用戶接收端的信道衰落對于次級用戶所獲得 的最大能效起不利作用，次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端和主用戶發(fā)送端到次級用戶接收 端的信道衰落對次級用戶所獲得的最大能效起有利作用，而且主用戶發(fā)送端到次級用戶接 收端的衰落更有利于次級用戶獲得更高的最大能效。其原因在于，次級用戶發(fā)送端到次級 用戶接收端的衰落會增加次級用戶的中斷概率，而次級用戶發(fā)送端到主用戶接收端的衰落 能起到降低對主用戶干擾的作用，主用戶發(fā)送端到主用戶接收端的信道衰落能起到降低對 次級用戶干擾的作用，從而降低次級用戶的中斷概率，提升次級用戶最大能效。
[0091] 由圖5可得，本發(fā)明能保證次級用戶獲得最大能效，而現(xiàn)有方法不能保證次級用 戶獲得最大能效。在"平均傳輸功率約束條件較緊，平均干擾功率約束較松"這種情形下， 最佳發(fā)送功率僅取決于平均傳輸功率，此時兩種的最佳發(fā)送功率相同，從而兩種功率分配 方法都能獲得最大能效；而在"平均傳輸功率約束條件較松，平均干擾功率約束較緊"這種 情形下，最佳發(fā)送功率僅取決于平均干擾功率，此時本發(fā)明能獲得更高的能效。
[0092] 綜合上述仿真結果和分析，本發(fā)明所提出的基于中斷概率能效最佳功率分配方 法，能使得次級用戶獲得最大的能效，而且迭代停止所需步數少，易于實現(xiàn)，這使得該發(fā)明 在實際中能更好的得到應用。
【主權項】
1. 一種基于中斷概率能效最大的功率分配方法，包括如下步驟： (1) 次級用戶根據所需要的容錯誤差、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，設置能效函數容錯誤差C>0,中斷容量r,比特/復維，最大迭代次數N， 平均發(fā)送功率約束對應的收斂誤差Ci>〇,平均干擾功率約束對應的收斂誤差C2>〇,平 均發(fā)送功率約束對應的拉格朗日乘子迭代步長ti>0,平均干擾功率約束對應的拉格朗日 乘子迭代步長t2>0; (2) 次級用戶初始化能效n=0,平均發(fā)送功率約束對應的拉格朗日乘子X=X。，平 均干擾功率約束對應的拉格朗日乘子y=y。，次級用戶發(fā)送功率P"和能效n"的迭代次 數n= 0 ; (3) 次級用戶迭代計算最佳發(fā)送功率P: (3. 1)次級用戶計算每次衰落狀態(tài)下滿足次級用戶中斷容量r.的最小發(fā)送功率y:其中gss為次級用戶發(fā)送端到接收端信道功率增益，hpg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，口^表示次級用戶接收端的噪聲方差； (3.2)次級用戶計算每次衰落狀態(tài)下的發(fā)送功率P":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，為 次級用戶第n-1次迭代獲得的能效； 化3)次級用戶根據平均發(fā)送功率約束條件和平均干擾功率約束條件通過subgradient迭代算法經1次迭代，計算出平均發(fā)送功率約束對應的拉格朗日乘子Tk 和平均干擾功率約束對應的拉格朗日乘子yk; 化4)根據計算出的拉格朗日乘子Tk和yk，計算發(fā)送功率獲：(3.5) 判斷每次迭代計算出的拉格朗日乘子Tk和yk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 化3); (3.6) 次級用戶分別計算第n次迭代能效函數f；(n)和第n次迭代能效n":其中Pe為固定電路的消耗功率，采.(巧的計算表達式為：(3.7)次級用戶對能效函數f"U)進行判決姻果|f；U)|《I，則第n次的發(fā)送功 率塔為次級用戶能效最佳發(fā)送功率P，能效n"即為次級用戶獲得的最大能效n;反之，判 斷迭代次數是否達到最大迭代次數n《N，如果達到最大迭代次數，則此時的發(fā)送功率巧f為 次級用戶能效最佳發(fā)送功率P，能效n"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。2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述步驟化3)中的平均發(fā)送功率約束條件和平 均干擾功率約束條件，其公式如下： 平均發(fā)送功率約束條件為：E{巧';}<房， 平均干擾功率約束條件為：巧} <京， 其中，盈和1;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，巧為第k次計算拉格朗日乘子后的發(fā)送功率，E{ ?}表示對?求數學期望。3.根據權利要求1所述的方法，其中所述步驟化3)中通過subgradient迭代算法計 算出平均發(fā)送功率約束對應的拉格朗日乘子Tk和平均干擾功率約束對應的拉格朗日乘子 yk，通過下式計算；其中，是和否分別為次級用戶最大平均發(fā)S功率約束和次級用戶對±用戶最大平均 干擾功率約束，E{ ?}表示對?求數學期望，ti為平均發(fā)送功率約束對應的拉格朗日乘子迭 代步長，t2為平均干擾功率約束對應的拉格朗日乘子迭代步長。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于中斷概率能效最大的功率分配方法，主要解決現(xiàn)有認知無線電功率分配方法無法獲得能效最大化問題。其實現(xiàn)步驟是：1.設置參數并對其初始化；2.求出滿足平均發(fā)送功率約束條件的拉格朗日乘子τ和滿足平均干擾功率約束條件的拉格朗日乘子μ；3.根據所述乘子τ和μ計算第n次迭代后的基于中斷概率的發(fā)送功率Pn；4.分別計算在發(fā)送功率為Pn時的能效函數fn(η)和能效ηn；5.對能效函數fn(η)進行判決，如果滿足迭代停止條件，則得到最佳能效和最佳能效下的最佳發(fā)送功率，否則繼續(xù)循環(huán)，直到滿足條件或者達到最大迭代次數，得到此時的最佳能效和最佳發(fā)送功率。本發(fā)明具有能效最大化，迭代停止所需步數少，易于實現(xiàn)的優(yōu)點，可用于無線通信。
【IPC分類】H04W16/14, H04W72/04
【公開號】CN105007585
【申請?zhí)枴緾N201510344482
【發(fā)明人】周福輝, 李贊, 唐燁, 司江勃, 郝本健, 熊天意, 楊鼎, 劉向麗, 黃海燕, 胡偉龍, 劉伯陽
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月19日