057] 本实施方式的方法中，认知用户以双向协作方式接入主用户的频谱。认知用户接 收到主用户的信息后，通过解码转发协作方式帮助转发主用户的信息。如果主用户A和mi 过认知用户协作帮助后获得的速率Ra和Rb都大于自己的目标速率，即Ra2 Rat和Rb 2 Rbt，则主 用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱，认知用户接入主系统的频 谱后，利用一部分的带宽转发主用户的信息，利用剩余的带宽发送自己的信息；否则，主用 户继续通过直传发送自己的信息。
[0058] 本实施方式中认知用户接入主用户频谱后主用户A和B的传输速率Ra和Rb，以及认 知用户获得的速率Rs可以通过如下方法获得：
[0059]认知用户通过三个时隙解码转发协作方式接入主用户的频谱;在第1个时隙，主用 户A用m时隙向认知用户S发送信息，A-S链路的传输速率为：
[0061 ]在第2个时隙，主用户B用η时隙向认知用户S端发送信息，B-S链路的传输速率为：
[0063] 在第3个时隙，认知用户S利用aW带宽和Ps/3的功率来帮助主用户Α传输信息，用OT 带宽和Ps/3的功率来帮助主用户B传输信息，经过最大比合并，S-B链路和S-A链路的传输 速率分别为：
[0066 ] 所以主用户A和B通过三个时隙在认知用户S的帮助下获得的速率分别为：
[0067] RA=min{RAs,RsB} (3)
[0068] RB=min{RBS,RsA} (4)
[0069] 同时，认知用户利用剩余的（l-a-i3)W带宽和（1-m-n)时隙来发送自己的信息，所以 认知用户获得的速率为：
[0071] 本实施方式中的时间和带宽分配方法具体为：
[0072] 主用户和认知用户之间的时间和带宽分配可以建模为：
[0074]满足以下条件
[0076]通过数学优化方法获得上述的最优时间分配：
[0079]根据RsdPRSA的不同取值，得到4种不同情况下的最优带宽分配：
[0088] 本实施例的基于时间和带宽联合优化的双向协作抗干扰频谱接入方法，能够有效 消除共存式频谱接入方法中主用户和认知用户的干扰问题，并且能够提高频谱利用率。
[0089] 本实施例的频谱接入方法中，认知用户在主用户授权给其的第三个时隙，占用时 间1-m-n，接入主用户的频谱。认知用户利用一部分接入获得的aW带宽帮助转发主用户A的 信息，利用w带宽帮助转发主用户b的信息，利用剩余的a-a-mw带宽发送自己的信息。主 用户和认知用户分别通过不同的时间和带宽发送信息，互相之间不会产生干扰。在本实施 方式中，假设A，B和S位于同一条直线上，A和B分别位于(0,0)和（1，0)处。S在X正半轴由A向B 移动，D位于S正上方0.4处。因此dAB = 1，(Ibs = 1 -dAs，dsD = 0.4。假设路径损耗指数v = 4，授权 带宽W=l，噪声功率谱密度〇2=1，主用户发送功率和认知用户发送功率分别为Pa = Pb = 10dB和Ps = 20dB。图2中显示了本发明中频谱分配方法的最优时间和带宽联合分配。
[0090] 本实施例的频谱接入方法有效提升了频谱利用率。图3中显示了采用本发明的频 谱接入方法后主用户和认知用户的速率，可以看出采用本发明的频谱接入方法后，在主用 户达能达到目标速率的同时，认知用户也能获得较大的传输速率。
【主权项】
1. 一种基于时间和带宽联合优化的双向协作抗干扰频谱接入方法，无线电通信系统包 括一个主系统和一个认知系统，主系统包括主用户A和主用户B，认知系统由认知用户发送 端S和认知用户接收端D组成，能够模拟主系统中的无线电协议和系统参数;其特征在于:所 述主系统支持中继功能，有一段W带宽组成的授权频谱;所述基于时间和带宽联合优化的双 向协作抗干扰频谱接入方法包括以下步骤： 1) 认知用户以协作方式接入主用户的频谱，认知用户接收到主用户的信息后，通过解 码转发协作方式帮助转发主用户的信息； 2) 计算主用户A和B通过认知用户协作帮助后获得的速率Ra和Rb; 3) 如果Ra 2 Rat且Rb 2 Rbt，则主用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己 的频谱，认知用户接入主系统的频谱后，利用一部分的带宽转发主用户的信息，利用剩余的 带宽发送自己的信息；否则，主用户继续通过直传发送自己的信息； 主用户和认知用户之间的时间和带宽联合分配问题建模为：满足以下条件其中Rat和Rbt分别表示主用户A和B的目标速率，T= {m，n}，B= {α，β}，π^ρη分别表示主用 户A和B在第一时隙和第二时隙发送自己信息所占的时间，α和β分别表示认识用户在第三个 时隙帮助主用户A和B转发信息所用的带宽，Ra、Rb和Rs分别表示认知用户接入主用户频谱 后，主用户A、主用户B和认知用户S获得的速率：其中，Ps表示认知用户S的发射功率，Ysd表示认知用户发送端到认知用户接收端链路 的信道增益，σ2表示噪声功率谱密度，Ras和Rsb分别表示主用户A在第一个和第二个时隙获得 的速率：Pa表示主用户A的发射功率，yAS，ySB和γΑΒ分别表示主用户A到认知用户发送端链路的信 道增益，认知用户发送端到主用户B链路的信道增益和主用户A到主用户B链路的信道增益， Rbs和Rsa分别表示主用户B在第一个和第二个时隙获得的速率：Pb表示主用户B的发射功率，yBS，γ SA和γ BA分别表示主用户B到认知用户发送端链路的信 道增益，认知用户发送端到主用户A链路的信道增益和主用户B到主用户A链路的信道增益； 通过数学优化方法获得上述的最优时间分配：根据Rsb和Rsa的不同取值，得到4种不同情况下的最优带宽分配：2.如权利要求1所述的基于时间和带宽联合优化的协作抗干扰频谱接入方法，其特征 在于:所述步骤2)中，认知用户通过三个时隙解码转发协作方式接入授权用户的频谱； 在第1个时隙，主用户A用m时隙向认知用户S发送信息，A-S链路的传输速率为：I 在第2个时隙，主用户B用η时隙向认知用户S端发送信息，B-S链路的传输速率为：在第3个时隙，认知用户S利用aW带宽和Ps/3的功率来帮助主用户A传输信息，用OT带宽 和Ps/3的功率来帮助主用户B传输信息，经过最大比合并，S-B链路和S-A链路的传输速率 分别为：所以主用户A和B通过三个时隙在认知用户S的帮助下获得的速率分别为： RA=min{RAs,RsB} (3) RB=min{RBs,RsA} (4) 同时，认知用户利用剩余的（l-a-i3)W带宽和（l-m-η)时隙来发送自己的信息，所以认知 用户获得的速率为：
【专利摘要】一种基于时间和带宽联合优化的双向协作抗干扰频谱接入方法，在该方法中，认知用户通过双向协作方式接入主用户的频谱；如果认知用户能够帮助主用户达到目标速率，则主用户就会分配一部分时间给认识用户，授权其接入自己的频谱；否则就不会允许认知用户接入自己的频谱。认知用户接入主用户的频谱后，分别利用不同的带宽发送主用户和自己的信息。本发明有效消除主用户和认知用户之间相互干扰和单向协作方式下半双工模式造成的频谱损失的问题，提升用户性能。
【IPC分类】H04W16/14
【公开号】CN105451240
【申请号】CN201510755344
【发明人】卢为党, 王梦云, 吴佳颖, 刘浩, 彭宏
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月9日