多载波认知无线电无线携能通信资源分配方法与流程

文档序号:20919018发布日期:2020-05-29 13:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多载波认知无线电无线携能通信资源分配方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)定义多载波无线携能通信系统总的载波集合为n,信息载波集合和能量载波集合分别为ωi和ωe,ωiuωe=ν;认知用户发射机通过信息载波向认知用户接收机发射信息,授权用户发射机通过能量载波向认知用户接收机发射能量;

(2)设定约束条件:认知用户接收机采集的能量满足系统电路损耗、认知用户对授权用户产生的干扰功率受到控制以及认知用户的发射总功率受到控制;即:

eh+e0≥pct,

式中,eh为认知用户接收机采集的能量,e0为电源供给的能量,pi为认知用户发射机在载波i上的传输功率,ni为载波噪声,为授权用户发射机的载波发射功率,gi为授权用户发射机和认知用户接收机之间的信道增益,μ为能量采集效率,t为系统工作时间,pc为电路损耗功率,fi为认知用户发射机和授权用户接收机之间的信道增益,pi为最大干扰功率,pt是最大功率;

(3)在子载波功率最优和总信道容量最大的情况下以及多载波无线携能通信系统采集能量最大的情况下,分别根据约束条件建立优化问题,求出信息载波集合ωi和能量载波集合ωe。

2.根据权利要求1所述的多载波认知无线电无线携能通信资源分配方法,其特征在于,步骤(3)具体为:

子载波功率最优以及总信道容量最大的情况下,载波分配为:

根据约束条件建立最大化系统信道容量模型的优化目标,表示为:

s.t.eh+e0≥pct

pi≥0,i∈ωi

ωi∪ωe=ν

式中,r为系统总的信道容量,hi为认知用户发射机和认知用户接收机之间的信道增益;

由eh+e0≥pct得到:

式中,p0为电源供给功率,u为能量采集效率,

若pc≤p0,则表明电源供给满足电路消耗,不需进行能量采集,即ωe=0;若pc>p0,则将子载波按照φi从大到小排列,将刚好满足约束条件的子载波数量记为l个,此载波集合记为ωe,剩余子载波归类为ωi。

系统采集能量最大的情况下,载波分配为:

在信道容量、干扰和总功率受约束的基础上,最大化多载波无线携能通信系统采集的能量,优化问题表示为:

s.t.r≥rmin

pi≥0,i∈ωi

ωi∪ωe=ν

对上式优化问题进行优化:

pi≥0,i∈ωi

将载波按照φi从小到大排列,载波序号记做1,2,3,…,n;

依次选取前l=1,2,…个载波,利用如下公式求得r的最大值:

pi≥0,i∈ωi

当刚好满足r≥rmin时,将选取的l个载波归类为ωi;其余的载波归类为ωe;即分别求得用于传输信息和采集能量的载波数,此时系统采集的能量达到最大。


技术总结
本发明公开了一种多载波认知无线电无线携能通信资源分配方法,认知无线电通过频谱感知提高资源利用率,但会产生感知能耗,降低传输能量。为了保证认知无线电的传输性能,提出认知无线电利用多载波实现无线携能通信,并分配通信资源实现系统性能优化。认知无线电利用部分子载波传输信息,采集剩余子载波上主用户射频能量补充感知耗能。提出子载波和子载波功率联合优化算法,在保证能量,干扰和总功率受约束的基础上,最优化系统吞吐量。仿真表明:能量采集会占用传输资源,需要合理分配子载波在速率和能量间取得性能折中。结果表明:提出算法通过采集能量补充感知能耗有效提高了系统吞吐量。

技术研发人员:吕玉静;刘玉涛;宋志群;郑博文;刘宪磊;马计栋;刘倩楠;许沐
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日:2020.03.25
技术公布日:2020.05.29
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