戶]化苗表示問(wèn)題(P1-底層）的最優(yōu)解，即對(duì)于PU k及其接入洲S而言 最優(yōu)化的功率分配方案，用〇1<^表示問(wèn)題。1-頂層）的最優(yōu)解，即對(duì)于?1] 1^而言最優(yōu)化的用 戶接入選擇集合；
[0154] (3)采用接入用戶選擇及功率分配聯(lián)合控制方法對(duì)問(wèn)題(P1-頂層)進(jìn)行接入用戶 集的優(yōu)化，即求取最優(yōu)集合Q 過(guò)程如下：
[0155] 步驟3.1:接入用戶選擇及功率分配聯(lián)合控制方法的初始化設(shè)置;設(shè)置未被選擇接 入PU k的非授權(quán)用戶集= S，設(shè)置接入PU k的非授權(quán)用戶集Qy = 0，設(shè)置問(wèn)題(P1-頂 層)的最優(yōu)解Vk=0，即PU k能夠獲得的最大收益；
[0156] 步驟3.2 :定義融合規(guī)則與分離規(guī)則；將/用于定義分組數(shù)，即枠1，1?，…，邱} e化 其中1么《< K + 1;融合規(guī)則：如火C(A) < C(uj=i A)，則令{01,?,…,?}:為 扭j=i巧}；分離規(guī)則：如果e(uj=i郵 < 罵=1巧巧)，:則令{uj=i %}為拼1，:。2,…，馬};
[0157] 步驟3.3:判斷當(dāng)前狀態(tài)下兩種規(guī)則的可執(zhí)行性;通過(guò)當(dāng)前^?(巧)的值與當(dāng)前最優(yōu) 值Vk相對(duì)比，當(dāng)融合規(guī)則與分離規(guī)則均不能夠使得PU k的收益更大時(shí)，跳轉(zhuǎn)至步驟3.7，否 則順序執(zhí)行步驟3.4;
[0158] 步驟3.4:BS隨機(jī)選擇一個(gè)PU k，keJC，PU k隨機(jī)選擇融合或分離，融合則執(zhí)行步 驟3.5，分離則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟3.6;
[0159] 步驟3.5:融合規(guī)則的執(zhí)行；當(dāng)Qkm * 0時(shí)，BS隨機(jī)選擇一個(gè)洲ZE Q K+1，將SU Z從 Q IUi中剔除并加入集合Q K，即:= = n,、，u材，求解當(dāng)前PU k的收益 鳥(niǎo)(巧K);如果辟(馬f) ，則將其設(shè)定為當(dāng)前最大收益，馬=綜(巧K)，當(dāng)前最優(yōu)用戶最優(yōu) 集? = ?，發(fā)送信號(hào)讓BS知曉PUk接入SUz，^?村=?+l，返回步驟3.3;
[0160] 步驟3.6:分離規(guī)則的執(zhí)行；當(dāng)Qff * 0時(shí)，PU隨機(jī)選擇一個(gè)洲ZE Qk,將洲Z從Q K 中剔除并加入集合Qk+1，即％ = %\材，求解當(dāng)前PU k的收益每〇\);如果每(;?) >馬， 則將其設(shè)定為當(dāng)前最大收益，旬(巧-K).當(dāng)前最優(yōu)用戶最優(yōu)集Ok = n,、.，發(fā)送信號(hào)讓BS 接入SU Z，Q.K+1 = .il'K+i U :斜.，返回步驟3.3;
[0161] 步驟3.7:結(jié)束，輸出問(wèn)題(P1-頂層)的最優(yōu)解；問(wèn)題Pl的最大函數(shù)值即為SfcC=Jf&， 最優(yōu)化的用戶接入集選擇即為Q K。
[0162] 2、如權(quán)利要求1所述的一種認(rèn)知無(wú)線電中基于分組博弈交換W及優(yōu)化功率控制的 頻譜資源配置方法，其特征在于:所述步驟3.5，3.6中，PU k的收益的求解需要用到 問(wèn)題(P1-底層)的最優(yōu)解姑'W及地，求解步驟如下：
[01創(chuàng)步驟4.1:根據(jù)條件(蛛>:gZ < K?ax,vs巨如,且斑 < 皆;max，對(duì)問(wèn)題(P1-底層)進(jìn) 行可行性判斷；
[0164]步驟4.2:根據(jù)問(wèn)題特性，通過(guò)可行的充分條件：
[01化]013>({說(shuō)加。,公<始 < 風(fēng)]〇護(hù)，地"…X}得到問(wèn)題進(jìn)一步縮小PU k的發(fā)送功率的 可行域說(shuō)；
[0166] 步驟4.3:進(jìn)行初始化設(shè)置:將PU k的發(fā)送功率姥初始化m掘掉fwin,堅(jiān)韋對(duì)于PU k而言進(jìn)行頻譜共享的收益Fk氣刀始化為0,并且將捜索步長(zhǎng)A設(shè)置為一個(gè)非常小的值；
[0167] 步驟4.4:如果PU k的發(fā)送功率始> min療由于在該區(qū)域不存在更優(yōu)的 解，則算法終止，跳轉(zhuǎn)至步驟4.8，否則，繼續(xù)進(jìn)行步驟4.5;
[0168] 步驟4.5:給定PU k的傳輸功率pf的情況下通過(guò)單調(diào)性優(yōu)化的方法求解當(dāng)前接入 的SU S的最優(yōu)化的傳輸功率姐，相應(yīng)求PU k當(dāng)前最大收益F〇。，對(duì)應(yīng)每(6k);
[0169] 步驟4.6:判斷F(站）_ pk(的-p5''"'n)是否大于當(dāng)前捜索到的PU k的最大收益 Fk*,若成立，則設(shè)置PU k當(dāng)前最優(yōu)傳輸功率錯(cuò)=姥，即將其作為當(dāng)前最優(yōu)的PU的發(fā)送功率， 否則將SUs當(dāng)前的最優(yōu)化傳輸功率記作搏
[0170] 步驟4.7:更新?111^的最大收益。>^*為巧棘)_(3'乂'說(shuō)-9!嚴(yán)。），要新詔=姑+入， 返回步驟4.4;
[0171] 步驟4.8:輸出實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化配置時(shí)PU k的發(fā)送功率pf =姑，SUs的發(fā)送功率 拇=稱乃減^^及?。k通過(guò)服務(wù)SUs所獲得的最大凈收益護(hù)，結(jié)束。
[0172] 3、如權(quán)利要求2所述的一種認(rèn)知無(wú)線電中基于分組博弈交換W及優(yōu)化功率控制的 頻譜資源配置方法，其特征在于：所述步驟4.1所使用條件(C3):如k <從?-, Vse曲，且 說(shuō)空巧n'，x，求解過(guò)程如下：
[017：3]將公式
中的施用扣舒se^lk代換，從而將該不等 式重新表示成如下的一組線性約束：
[0175] , Vs, j 臣化'(,且S 刊
[0176] 用Mk表示一個(gè)Sk X Sk矩陣，Sk表示Q沖SUs的總數(shù)，Mk中的項(xiàng)表示如下：
[017引此外，還需定義skx 1維的向量uk，uk中的每一項(xiàng)表示為
[0180] 令向量r表示洲S能夠滿足上述線性約束條件的傳輸功率的集合;記條件(Cl): 施留Ib -巧地施施 > 化化G W及條件似）:定義矩陣Mk的頻譜半徑，P(Mk) =max{ IAk I入k是Mk的特征值}，滿足p(Mk)<l;如果條件(Cl)與(C2)能夠滿足，那么弓k = y - Mk)-lu-k 其中I表示Skxsk的單位矩陣；向量r即（巧吃嘶)的每一個(gè)元素表示著每個(gè)洲S的最小 傳輸功率，SUs的每一項(xiàng){0化€^均滿足要求;進(jìn)一步可W從巧k}s刪(即向量滬）中推出PU k的最小傳輸功率
；然后即可得到問(wèn)題(P1-底層)可行的充分條件即條 件化3);炸姊滬么煤眶,VS G %，且新空皆爾。
[0181] 4、如權(quán)利要求2和3所述的一種認(rèn)知無(wú)線電中基于分組博弈交換W及優(yōu)化功率控制的 頻譜資源配置方法，其特征在于:步驟4.2所使用的充分條件max柄'mi",巧鄒〇k < m出護(hù),p〇A'm"x) 求解的過(guò)程為：
[0182] 定義仲為一個(gè)Skx Sk矩陣(Sk表示Q沖SUs的總數(shù)），妒中的項(xiàng)表示如下：
[0184]此外，還需定義Skxi的向量vk與向量/，其中向量vk與向量/的每一項(xiàng)分別表示為
[0187] SUs的功率需要能夠滿足公式
，因而巧巧56?的 發(fā)送功率可W表示為礦k(始）二(I - N'k;)-i〇k + W''?始）
[01則當(dāng)始> 0財(cái)，(始)中的項(xiàng)是非負(fù)的；則當(dāng)0 <滬(誠(chéng)）< 0嚴(yán)《時(shí)，該優(yōu)化問(wèn)題是 可行的;在用(Xk)S來(lái)表示向量xk的第S項(xiàng)，將gk(始）二W - Nk)-l0；K + W'kp。代入不等式
進(jìn)一步明確當(dāng)擁滿足不等式
該不等 式的右邊表示讀的下界，記作P k ;同時(shí)，通過(guò)將弓':(始）=(I - Nk)-l(>k + W*誠(chéng)）與 議rx}se%相比較，求解得站的上界，
其中Qk'max表示Skx 1的 向量，具體可W表示為滬，麗二（巧.mdx.巧.max, ... . 將泌的上界記為滬；因而可W 得出該優(yōu)化問(wèn)題可行的充分條件為max柄fnin,公] < 說(shuō)^ min巧k,記
[0189] 5、如權(quán)利要求2或3所述的一種認(rèn)知無(wú)線電中基于分組博弈交換W及優(yōu)化功率控 制的頻譜資源配置方法，其特征在于:步驟4.5通過(guò)單調(diào)性優(yōu)化求解當(dāng)前接入的SU S的最優(yōu) 化的傳輸功率報(bào)，PU k當(dāng)前最大收益F(無(wú))，過(guò)程為：
[0190] 設(shè)置關(guān)于如的函數(shù)F(說(shuō)），對(duì)應(yīng)于馬腳、，）：
[0193] 0 < , Vs e 口化
[01M]采用基于單調(diào)性優(yōu)化的算法對(duì)F(P巧化化問(wèn)題進(jìn)行求解.
[0196] 步驟4.5.1:引入輔助變量非授權(quán)用戶的信噪比
，:Vs eflk，將 該問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)關(guān)于接入PU k的SUs的信噪比化k的單調(diào)性優(yōu)化問(wèn)題.
[019引 其中
滬=汲約,se巧獻(xiàn) > 巧扣
[0199] 步驟4.5.2:設(shè)置初始最優(yōu)非授權(quán)用戶信噪比集合有k二評(píng)^}，其中
= l，2,3，'''Sk;設(shè)置當(dāng)前的迭代次數(shù)m=l;
[0200] 步驟4.5.3:針對(duì)當(dāng)前的最優(yōu)非授權(quán)用戶信噪比集合了計(jì)算集合中所有元素的目 標(biāo)函數(shù)值:a+;妊），記錄其中最大的目標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為zk'm;
[0201] 步驟4.5.4:根據(jù)對(duì)分法計(jì)算原點(diǎn)與zk'm的連線與6A的交點(diǎn)n^^k;
[0202] 步驟4.5.5:如果
則算法終止，轉(zhuǎn)至步驟4.5.9;否則轉(zhuǎn)至步驟 4.5.6;
[020；3]步驟4.5.6:根據(jù)公式分巧=zk挪-（zk肺-江k於)ef，i = 1，2，3，…Sk計(jì)算出Sk個(gè) 新的非授權(quán)用戶信噪比的可選最優(yōu)解;其中ef是Sk個(gè)相互正交的單位向量；
[0204] 步驟4.5.7:利用步驟4.5.6中計(jì)算出的Sk個(gè)可選最優(yōu)解代替zk'mW更新當(dāng)前的最 優(yōu)非授權(quán)用戶信噪比集合，記該集合為T店+1;
[0205] 步驟4.5.8:設(shè)置迭代次數(shù)m=m+l，進(jìn)入下一次循環(huán)，返回步驟4.5.2;
[0206] 步驟4.5.9:算法終止，退出算法循環(huán)，輸出非授權(quán)用戶信噪比最優(yōu)解睞f]為當(dāng)前 集合中目標(biāo)函數(shù)值最大的信噪比；
[0207] 步驟4.5.10:根據(jù)公式
設(shè)置Sk維向量rk;根據(jù)公式qk*=(i-Nk)-irk 計(jì)算最佳非授權(quán)用戶發(fā)射功率，其中矩陣W;?二S =N; I戚'叫
[〇2〇引步驟4.5.11:根據(jù)公式F(始）=Ss姑k磚Wio齡 （1 +yr>計(jì)算在固定P穿的情況下 的最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種認(rèn)知無(wú)線電中基于分組博弈交換W及優(yōu)化功率控制的頻譜資源配置方法，其特 征在于:所述配置方法包括W下步驟： (1)在認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)授權(quán)用戶PUs和非授權(quán)用戶SUs的發(fā)送功率控制，在考慮 包括PUs與SUs之間W及不同SUs之間的兩部分干擾的同時(shí)，保證PUs的服務(wù)質(zhì)量QoS的情況 下最大化PUs的凈收益的優(yōu)化問(wèn)題描述為如下所示的非凸性優(yōu)化問(wèn)題：其中，控制變量為{磚€巧，1化{說(shuō)>!(戰(zhàn)^及{於]姑,k居於 = {1，2，·'，/〇表示所有授權(quán)用戶PUs的集合，S = {1，2，…，球表示的是所有非授權(quán)用 戶SUs的集合； 在問(wèn)題P1中，各個(gè)參數(shù)定義如下： 護(hù):PU k共享自有頻譜時(shí)的邊際功率損耗所對(duì)應(yīng)的價(jià)格系數(shù)； a(SPUk服務(wù)SU S時(shí)收取的邊際流量?jī)r(jià)格； R|; SU S接入PU k時(shí)獲得吞吐量，表