多跳认知无线网络频谱分配方法与流程

技术特征：

1.一种多跳认知无线网络频谱分配方法，应用于含有源节点、中继节点和目的节点的OFDM中继链路，每帧划分为周期相等的两个时隙，其特征在于，所述方法包括：

根据无线网络链路的特征信息分别建立两个所述时隙的非合作博弈模型；

计算所述非合作博弈模型在无约束条件下的最优解：无约束最优用户通信速率向量和无约束最优发射功率分配向量；

根据所述最优解与用户通信速率及所述源节点和所述中继节点的总发射功率或各自的发射功率的约束条件的对应关系确认并输出最优用户通信速率向量和最优功率分配向量。

2.如权利要求1所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，所述特征信息包括系统电路功率P_C能耗、所述用户通信速率C(R)和所述总发射功率P_T(R)，所述非合作博弈模型为：

$U\left(R\right)=\frac{C\left(R\right)}{P_C+\frac{1}{2}{P}_T\left(R\right)}$

其中，R为任意用户通信速率向量。

3.如权利要求2所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，计算所述非合作博弈模型在无约束条件下的最优解的方法为：

采用二分查找辅助上升算法求解非合作博弈模型在无约束条件下的最优解。

4.如权利要求2所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，针对受用户通信速率及所述源节点和中继节点的总发射功率的约束情况时，所述约束条件条件为：

P_T(R)≤P_max；

C(R)≥R_min；

其中，P_T(R)和C(R)分别表示在用户通信速率向量为R时，所述源节点和所述中继节点的总发射功率和用户通信速率，P_max和R_min分别表示最大总发射功率和最小用户通讯速率需求。

5.如权利要求4所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，所述确认并输出最优用户通信速率向量和最优功率分配向量的步骤包括：

判断无约束最优用户通信速率向量R^*对应的总发射功率P_T(R^*)和用户通信速率C(R^*)是否满足所述约束条件；

根据判断结果确定并输出最优用户通信速率向量R^*和最优功率分配向量P^*：

当P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)≥R_min时，所述最优用户通信速率向量R_opt和最优功率分配向量P_opt分别为R^*和P^*；

当P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)＜R_min时，提高总发射功率，以满足C(R^*)≥R_min，并利用注水算法计算得出最优用户通信速率向量R_opt和功率分配向量和P_opt；

当P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)≥R_min时，降低总发射功率，以满足P_T(R^*)≤P_max，并利用注水算法计算得出最优用户通信速率向量和功率分配向量R_opt和P_opt；

当P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)＜R_min时，链路中断。

6.如权利要求5所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，当所述最优用户通信速率向量R_opt对应的总发射功率P_T(R_opt)满足关系式P_T(R_opt)＞P_max，或所述最优用户通信速率C(R_opt)满足关系式C(R_opt)＜R_min时，链路中断。

7.如权利要求2所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，针对受用户通信速率及源节点和中继节点各自节点的发射功率约束的情况时，所述约束条件为：

$C1:P_T^R\left(R\right)\≤P_{max}^S$

$C2:P_T^R\left(R\right)\≤P_{max}^R$

C3:C(R)≥R_min

R为任意给定的用户通信速率向量，和分别为源节点S和中继节点R的节点的发射功率，和分别为源节点S和中继节点R的节点的最大发射功率。

8.如权利要求7所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，所述确认并输出最优用户通信速率向量和最优功率分配向量的步骤包括：

分别计算源节点S和中继节点R无约束最优用户通信速率向量R^*对应的节点发射功率和

判断所述节点发射功率和以及用户通信速率C(R^*)是否满足所述约束条件，并根据判断结果确定并输出最优用户通信速率向量和最优功率分配向量：

当和C(R^*)≥R_min时，则最优用户通信速率向量、源节点S和中继节点R的最优功率分配向量分别表示为R_opt＝R^*、和

当和C(R^*)＜R_min时，提高总发射功率，以满足C(R^*)≥R_min，并采用注水算法得出源节点S和中继节点R的最优功率分配向量和以及最优用户通信速率向量R_opt；

当和C(R^*)≥R_min时，降低源节点S的发射功率，以满足并采用注水算法得出源节点S和中继节点R的最优功率分配向量和以及最优用户通信速率向量R_opt；

当和C(R^*)≥R_min时，降低中继节点R的发射功率，以满足并采用注水算法得出源节点S和中继节点R的最优功率分配向量和以及最优用户通信速率向量R_opt；

当和C(R^*)＞R_min时，需降低总发射功率，以满足并采用注水算法得出源节点S和中继节点R的最优功率分配向量和以及最优用户通信速率向量R_opt；

当和C(R^*)＜R_min时，链路发生中断。

9.如权利要求8所述的多跳认知无线网络频谱分配方法，其特征在于，当所述最优用户通信速率向量R_opt对应的源节点S的最优发射功率满足或中继节点R的最优发射功率满足或所述最优用户通信速率C(R_opt)满足C(R_opt)<R_min时，链路发生中断。