1.基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,包括:
S1、根据每个主用户的干扰功率约束确定子信道最大传输功率的消耗率,根据每个复用的认知用户服务质量约束确定子信道最小传输功率的消耗率;
S2、以最大化系统能效为优化目标,以满足子信道最大传输功率的消耗率和子信道最小传输功率的消耗率为条件得到能效优化模型;
S3、基于凸差规划和归一化求解出子信道内认知用户的功率分配系数;
S4、采用查尔斯库珀charnes cooper变换将分式规划问题转化为一个等效的凸问题,利用KKT条件和拉格朗日乘子法求解出子信道内最优功率消耗;
S5、基于子信道内最优功率分配系数和最优功率消耗确定子信道最优能效值,将认知基站内所有子信道最优能效之和作为系统的最优能效值。
2.根据权利要求1所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,所述子信道最大传输功率的消耗率包括:其中, 表示子信道最大传输功率的消耗率,gm为认知用户基站到主用户m的信道增益,Pm表示基站分配给该子信道的功率,Im表示主用户可忍受的干扰功率限制。
3.根据权利要求1所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,子信道最小传输功率的消耗功率表示为:其中, 表示子信道最小传输功率的消耗功率, 表示子信道m上认知基站分配给认知用户i的功率分配系数的最小值,L表示认知用户数量。
4.根据权利要求3所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,子信道m上认知基站分配给认知用户i的功率分配系数的最小值 表示为:其中,Hi,m表示认知用户i在子信道m上的等效信道增益,Pm表示基站分配给子信道m的功率,Rmin表示认知基站为保证认知用户的通信质量所要求的子信道m上认知用户i的最小吞吐量值。
5.根据权利要求1所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,所述能效优化模型包括:其中,Pm表示基站分配给子信道m的功率,θm表示子信道m上认知用户的功率消耗,M表示主用户数量,Rm表示等效子信道吞吐量,Pc表示固定电路损耗。
6.根据权利要求5所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,等效子信道吞吐量表示为:其中,Rm表示等效子信道m的吞吐量,Hi,m表示认知用户i在子信道m上的等效信道增益,αj,m表示子信道m上认知基站分配给认知用户j的功率分配系数,L表示认知用户数量。
7.根据权利要求1所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,步骤S3包括根据凸差规划将最大化功率系数问题优化为最小化两个凸函数的差问题,求解该问题得到第1个认知用户~第L-1个认知用户的最优功率分配系数,进而通过归一化公式求解出第L个用户的最优功率分配系数,基于凸规划的问题表示为:第L个用户的最优功率分配系数表示为:
其中,αi,m*表示子信道m上认知用户i的最优功率分配系数,θm*表示子信道m上认知用户的最优功率消耗,Q(k)(α)表示第k次迭代时前L-1个用户的吞吐量,F(α)表示在没有同一子信道信号干扰情况下的前L-1个用户的吞吐量的正值,G(α(k))表示在没有同一子信道信号干扰情况下的后L-1个用户的吞吐量负值,α=[α1,m,α2,m,...,αk,m,...,αL-1,m]T表示前L-1个用户的功率分配系数集合, 表示G(α(k))的一阶导函数在α(k)处的值,αk,m表示第k个用户的功率分配系数,α(k)表示第k次迭代的算法初始值,L表示认知用户数量。
8.根据权利要求1所述的基于非正交多址接入的认知无线电能效功率分配方法,其特征在于,步骤S4包括根据步骤S3得到的最优的功率分配系数代入能效优化模型,采用Charnes-Cooper变换将能效优化模型的分式规划问题转化为一个等效的凸问题,进而利用卡罗需-库恩-塔克KKT条件和拉格朗日乘子法,求解该等效的凸问题得出子信道内最优功率消耗率,引入两个变量y、t,令y=tθm, 此时将等效的凸问题表示为:其中, 表示在最优功率的分配系数 处的凸问题的全局最优解,
为以变量y、t表示的子信道m内认知用户的最优功率的分配系数;HL为在子信道m上认知基站到用户L的信道增益;Pm表示基站分配给该子信道的功率,Pc表示固定电路损耗; 表示子信道最小传输功率的消耗功率; 表示子信道最大传输功率的消耗率。