3、第二中继节点2044和第H中继节 点2045进行无线传输。频谱资源分配装置202可W使用认知无线电技术对主用户网络203 中的授权频段进行侦听，使得认知用户网络204使用主用户网络203中可用的授权频段进 行通信。
[0051] 本发明实施例提供一种认知网络中频谱资源分配方法，应用于如图3所示的立体 异构网络中的频谱资源分配装置，如图4至图4b所示，包括：
[0052] 步骤301、侦听主用户网络中的授权频段。
[0053] 频谱资源分配装置对N个授权频段度and_l~BancLN)进行侦听，监测各个授权 频段上是否有Pt到町的数据传输，所述授权频段为主用户网络中的基站（eNB)授权给主用 户设备的频段，使得主用户设备之间可W使用该授权频段进行数据传输，所述N为大于等 于1的整数。本发明实施例假设对BancLn进行侦听。
[0054] 步骤302、在第一预设检测时段，获取主用户网络中授权频段的检测状态、检测概 率和非虚警概率。
[0055] 检测状态包括"忙"和"闲"，所述"忙"表示在所述授权频段上存在数据传输，所 述"闲"表示在所述授权频段上不存在数据传输，检测概率表示所述授权频段的检测状态为 "忙"，且实际状态为"忙"的概率，非虚警概率表示所述授权频段的检测状态为"闲"，且实际 状态为"闲"的概率，错误检测概率表示所述授权频段的检测状态为"闲"，实际状态为"忙" 的概率，虚警概率表示所述授权频段的检测状态为"忙"，实际状态为"闲"的概率。
[0056] 本发明实施例假设在授权频段BancLn上不存在数据传输，则判定BancLn的状态 为"闲"，记为= 1 ;在授权频段BancLn上存在数据传输，则判定BancLn的状态为 "忙"，记为Hi:、(t)=0。检测概率可W表示为Pd(t，〇,虚警概率可W表示为Pm(t, 〇， 错误检测概率可W表示为1-Pd(t，〇,非虚警概率可W表示为〇,其中，T表 示第一预设检测时段，e表示检测口限预设阔值。如表1所示，授权频段的检测状态发生 的概率表。
[0057] 表1授权频段的检测状态发生的概率表
[0058]
[005引如图4a所示，当在第一预设检测时段，授权频段的检测状态为"闲"时，在步骤302 之后，执行步骤303至步骤3012。
[0060] 步骤303、判断非虚警概率是否大于第一预设阔值。
[0061] 若所述非虚警概率大于第一预设阔值，则频谱资源分配装置认为授权频段空闲的 概率值较大，执行步骤304,根据第一传输时段、授权频段的信道带宽、信号功率和第一噪声 功率采用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率。若所述非虚警概率小于等 于第一预设阔值，执行步骤306。
[0062] 本发明实施例假设源认知用户设备St的最大发射功率可W表示办/r。
[0063] 步骤304、根据第一传输时段、授权频段的信道带宽、信号功率和第一噪声功率采 用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率。执行步骤305。
[0064] 所述第一传输时段为在所述第一预设检测时段之后所述认知用户设备与中继节 点进行数据传输的时段，所述第一噪声功率包括所述授权频段的噪声功率，不包括所述主 用户网络中主用户设备对所述认知用户设备的干扰的噪声功率。
[006引具体的，可W根据公式（1. 1)计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率，
[0067] 其中， 为第一传输时段，N(jB。为第一噪声功率，P 和、为信号功 Sr 巧-'、、 R"衣 率，B。为第n授权频段的信道带宽，N。为噪声功率谱密度，擇,为源认知用户设备St的最大发 射功率，旬K.,.为源认知用户设备St与中继节点之间的信道增益的平均值，巧为源认知用 户设备St与目的认知用户设备^之间进行数据传输所使用的中继节点的发射功率，璋；。^ 为目的认知用户设备Sk与中继节点之间的信道增益的平均值。
[0068] 需要说明的是，所述
中的1为根据香农公式计算吞吐率时定义的用于用户设 备进行数据传输的规划时段，因为，在规划时段"1"中存在第一预设检测时段T，则需要在 规划时段"1"中减去第一预设检测时段，又因为为了提高源认知用户设备与目的认知用户 设备之间链路的吞吐率，本发明采用中继节点对源认知用户设备与目的认知用户设备之间 的数据传输进行转发，因此，对规划时段"I"减去第一预设检测时段的时段除W 2, W获得 认知用户设备与中继节点进行数据传输的第一传输时段。
[0069] 步骤305、选择所述授权频段、认知用户设备的最大发射功率和所述认知网络中最 大吞吐率的中继节点。执行步骤3012。
[0070] 频谱资源分配装置存储有认知用户网络中所有认知用户设备的最大发射功率，频 谱资源分配装置可W选择源认知用户设备St的最大发射功率。频谱资源分配装置根据计 算结果，可W选择所述认知网络中最大吞吐率的中继节点，用于认知用户设备之间进行数 据传输。
[0071] 步骤306、获取在第二预设检测时段所述授权频段的检测状态。执行步骤307。
[0072] 当在第一预设检测时段，授权频段的检测状态为"闲"，且所述非虚警概率小于等 于第一预设阔值时，再次对侦听的授权频段进行检测，获取在第二预设检测时段所述授权 频段的检测状态。
[0073] 步骤307、判断在所述第二预设检测时段，授权频段的检测状态是否为"闲"。
[0074] 若在所述第二预设检测时段，所述授权频段的检测状态为"闲"，则频谱资源分配 装置认为授权频段空闲的概率值较大，执行步骤308,根据第二传输时段、授权频段的信道 带宽、信号功率和第一噪声功率采用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐 率。本发明实施例假设源认知用户设备St的最大发射功率可W表示为。
[0075] 若在所述第二预设检测时段，所述授权频段的检测状态为"忙"，则频谱资源分配 装置认为授权频段忙的概率值较大，执行步骤309,根据所述第二传输时段、授权频段的信 道带宽、信号功率和第二噪声功率采用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐 率，计算所述认知用户设备的发射功率。
[0076] 步骤308、根据所述第二传输时段、授权频段的信道带宽、信号功率和第一噪声功 率采用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率。执行步骤3010。
[0077] 所述第二传输时段为在所述第二预设检测时段之后所述认知用户设备与中继节 点进行数据传输的时段，所述第一噪声功率包括所述授权频段的噪声功率，不包括所述主 用户网络中主用户设备对所述认知用户设备的干扰的噪声功率。
[007引具体的，可W根据公式（1. 2)计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率：
[0080] 其中 为第二传输时段，HA为第一噪声功率，片累".和P技>';.为信号功 .?,??咬典，。 化。；.化。曲 率，B。为第n授权频段的信道带宽，N。为噪声功率谱密度，璋为源认知用户设备St的最大发 射功率，焉k。为源认知用户设备St与中继节点之间的信道增益的平均值，为源认知用 户设备St与目的认知用户设备^之间进行数据传输所使用的中继节点的发射功率，焉: 为目的认知用户设备Sk与中继节点之间的信道增益的平均值。
[0081] 需要说明的是，所述
中的1为根据香农公式计算吞吐率时定义的用于用户 设备进行数据传输的规划时段，因为，在规划时段"1"中存在第二预设检测时段T与第一 预设检测时段T连续的两个预设检测时段，则需要在规划时段"1"中减去第一预设检测时 段和第二预设检测时段，又因为为了提高源认知用户设备与目的认知用户设备之间链路的 吞吐率，本发明采用中继节点对源认知用户设备与目的认知用户设备之间的数据传输进行 转发，因此，对规划时段"1"减去第一预设检测时段和第二预设检测时段的时段除W 2, W 获得认知用户设备与中继节点进行数据传输的第一传输时段。
[0082] 步骤3010、选择所述授权频段、认知用户设备的最大发射功率和所述认知网络中 最大吞吐率的中继节点。执行步骤3012。
[0083] 频谱资源分配装置存储有认知用户网络中所有认知用户设备的最大发射功率，频 谱资源分配装置可W选择源认知用户设备St的最大发射功率。频谱资源分配装置根据计 算结果，可W选择所述认知网络中最大吞吐率的中继节点，用于认知用户设备之间进行数 据传输。
[0084] 步骤309、根据所述第二传输时段、授权频段的信道带宽、信号功率和第二噪声功 率采用香农公式计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率和计算认知用户设备的发射 功率。执行步骤3011。
[0085] 所述第二传输时段为在所述第二预设检测时段之后所述认知用户设备与中继节 点进行数据传输的时段，所述第二噪声功率包括所述主用户网络中主用户设备对所述认知 用户设备的干扰的噪声功率和所述授权频段的噪声功率。所述认知用户设备的发射功率小 于所述认知用户设备对所述主用户设备造成干扰的阔值。
[0086] 具体的，可W根据公式（1. 3)计算所述认知网络中所有中继节点的吞吐率：
[0088] 其中，
为第二传输时段，％^?" + 为第二噪声功率， 为信号功率，B。为第n授权频段的信道带宽，N。为噪声功率谱密度，巧为源认知用户设备 St的发射功率，焉为源认知用户设备St与中继节点之间的信道增益的平均值，巧,为源 主用户设备Pt的发射功率，餐为源主用户设备Pt与中继节点之间的信道增益的平均值， 馬。为源认知用户设备St与目的认知用户设备^之间进行数据传输所使用的中继节点的 发射功率，为目的认知用户设备Sk与中继节点之间的信道增益的平均值，馬为源主 用户设备Pt与目的认知用户设备^之间的信道增益的平均值。
[0089] 进一步的，所述中继节点的发射功率小于等于所述中继节点的发射功率对所述主 用户设备造成干扰的阔值，即中断节点需要满足条件
其中，&。为中继节点的 发射功率，。服从参数为ji，;，的指数分布。
[0090] 具体的，可W根据公式（1. 4)计算认知用户设备的发射功率：
[009引其中，Ith可W由
（公式1. f5)计算得到，馬： 为源主用户设备Pt的发射功率，最服从参数为的指数分布，P"ut为主用户设备之间 的中断概率口限值，服从参数为it.的指数分布。
[0093] 为了保障主用户设备的QoS(如ality of Service,服务质量），需使得 源主用户设备Pt到目的主用户设备Pk之间的数据传输速率Rp小于源主用户设 备Pt到目的主用户设备Pk之间的最小数据传输速率1^1。的概率不大于中断概率 口限值P。。"记为PHRp<Rmi。}《P"ut。为方便描述，用巧"表示主用户设备之间的 中断概率，则
送里，為V%服从参 数为的指数分布，服从参数为的指数分布。令肖-：2:&，。