1.一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)授权频谱被分成两个部分,分别用α和(1-α)表示;在α部分频谱上,协作中继节点R协助主用户源节点PT向主用户目的节点PD传输数据,传输分成两个阶段;
在第一个阶段中,主用户源节点PT以广播的形式发送包含数据信息的信号x1、发送功率为Ppth,主用户目的节点PD和协作中继节点R同时接受该信号;
在第二个阶段中,协作中继节点R以功率Pst1、放大转发方式向主用户目的节点PD转发从主用户源节点PT接收到的信号x1;
主用户目的节点PD以最大合并比方式对第一阶段、第二阶段接收到的信号进行合并,主用户系统的平均信道容量为合并后信号包含的信息量;
通过香农公式计算主用户系统的平均信道容量RMRC,其中Ppth表示主用户源节点的发
射功率,Pst1表示协作中继节点协助主用户源节点转发数据的发射功率,设定信道服从平坦瑞利衰落, 为主用户源节点PT、主用户目的节点PD之间的信道增益参数, 为主用户源节点PT、协作中继节点R之间的信道增益参数, 为作中继节点R、主用户目的节点PD之间的信道增益参数,N0表示高斯白噪声的方差;
在节省下来的(1-α)部分频谱上,次用户源节点ST以功率Pst2向次用户目的节点SD发送自己的数据信号x2;通过香农公式计算次用户系统的平均信道容量RS:Pst2表示次用户源节点ST发射功率, 为次用户源节点ST到次用户目的节点SD的信道增益;
步骤2)系统误码率分析;
考虑在瑞利衰落环境中,每个节点都掌握到与自身通信的所有节点之间的信道状态信息,定义主用户系统的限制误码率ε,主用户系统的平均误码率Pe0<ε;
信号x1、 在通过多进制绝对相位调制的 调制方式中 ,误码率为:其中,PSER表示误码率,M表示多进制,Nγ()表示信噪比函数,gmpsk=sin2(π/M),θ表示相位;
计算主用户系统的平均误码率Pe0:
计算次用户系统的平均误码率Pe1:
步骤3)在保证主用户系统自身数据传输不受影响,并且在次用户发射功率Psth受限的条件下,对Pst1和Pst2进行优化分配,最小化认知用户系统的误码率为目标;
通过使次用户系统的误码率最小建立最优化模型:
s.t.Pe0<ε
Pst1+Pst2<Psth
将上述模型所描述的使次用户系统的误码率最小的该最优化问题作为凸优化问题,利用库恩塔克条件建立拉格朗日函数,得到目标函数:对目标函数中的λ1,λ2分别进行求导得到:
Pst1+Pst2=Psth;
计算协作中继节点最优发射功率 和认知用户最优发射功率 分别为:其中,
步骤4)在保证主用户的误码率的条件下,根据步骤3求得的协作中继节点用于协助主用户传输数据的功率 得到在保证主用户数据传输速率所需要的带宽;通过满足主用户系统的传输速率,得到由于协作中继节点协助主用户转发数据后空闲出来的那部分授权频谱α*,具体计算公式如下:其中,RP表示主用户系统所要达到的数据传输速率;
则次用户系统的平均误码率Pe1和平均信道容量Rs为:
2.根据权利要求1所述的一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,所述香农公式为:C=W log2(1+γ),其中,C表示信道容量,W表示频谱带宽,γ表示信噪比。
3.根据权利要求1所述的一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,整个系统发射的信号均是多相位绝对调制信号;
4.根据权利要求1所述的一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,所述步骤1中授权频谱B=1赫兹。
5.根据权利要求1所述的一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,所述步骤2中,M=4,表示采用QPSK调制,gmpsk=sin2(π/4)=1/2。
6.根据权利要求1所述的一种协作认知网络中基于误码率的功率及频谱分配方法,其特征在于,所述步骤3中的库恩塔克条件是一个非线性规划问题有最优化解法的一个必要和充分条件。