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[發明專利]用于綠色認知無線電安全能效最佳功率的分配方法有效

專利信息
申請號: 201510640929.5 申請日: 2015-09-30
公開(公告)號: CN105307181B 公開(公告)日: 2018-07-27
發明(設計)人: 李贊;周福輝;黃海燕;周力存;郝本建;司江勃;劉向麗;關磊;齊佩漢;熊天意;胡偉龍 申請(專利權)人: 西安電子科技大學
主分類號: H04W16/14 分類號: H04W16/14;H04W72/04;H04W72/08
代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205 代理人: 田文英;王品華
地址: 710071*** 國省代碼: 陜西;61
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 能效 拉格朗日乘子 次級用戶 發送功率 安全 功率分配參數 認知無線電 終止條件 最佳功率 最大化 迭代 認知無線電網絡 保證安全 迭代誤差 功率分配 計算安全 衰落信道 初始化 分配 應用
【權利要求書】:

1.一種用于綠色認知無線電安全能效最佳功率的分配方法,包括如下步驟:

(1)設置功率分配參數:

(1a)設置容錯誤差ζ,其取值范圍為(0,1);

(1b)設置次級用戶安全能效的最大迭代次數N,其取值為所選用計算設備的容許計數范圍內大于10的正整數;

(2)初始化功率分配參數:

(2a)將次級用戶安全能效的迭代次數初始化為1;

(2b)將subgradient迭代算法的迭代次數初始化為1;

(3)計算次級用戶安全能效最佳發送功率的真實值:

(3a)按照下式,計算初始化的功率比值系數:

其中,a0表示初始化的功率比值系數,μ0表示初始化的平均干擾功率約束對應的拉格朗日乘子,其值為0.1,λ0表示初始化的平均發送功率約束對應的拉格朗日乘子,其值為0.1,gsp表示次級用戶發送端到主用戶接收端信道功率增益,ηn-1表示次級用戶第n-1次迭代時次級用戶安全能效,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,β表示次級用戶發送機的功率放大因子,ln2表示2的自然對數;

(3b)按照下式,計算次級用戶發送端到次級用戶接收端的功率增益比例系數:

其中,γsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的功率增益比例系數,gsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的信道功率增益,σr2表示次級用戶接收端r受到主用戶干擾和加性噪聲之和的噪聲方差;

(3c)按照下式,計算次級用戶發送端到監聽用戶接收端的功率增益比例系數:

其中,γse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的功率增益比例系數,gse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的信道功率增益,表示監聽用戶接收端e受到主用戶干擾和加性噪聲之和的噪聲方差;

(3d)按照下式,計算次級用戶安全能效最佳發送功率的模糊值:

其中,表示第n次迭代的次級用戶安全能效最佳發送功率的模糊值,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,a0表示初始化的功率比值系數,γsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的功率增益比例系數,γse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的功率增益比例系數,表示平方根操作;

(3e)按照下式,計算次級用戶安全能效最佳發送功率的真實值:

其中,表示第n次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的真實值,表示第n次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的模糊值,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,|·|表示絕對值操作;

(4)計算拉格朗日乘子:

利用subgradient迭代算法,計算平均干擾功率約束值對應的拉格朗日乘子μk和平均發送功率約束值對應的拉格朗日乘子λk

(5)計算次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代真實值:

(5a)按照下式,計算功率比值系數:

其中,ak表示第k次迭代時功率比值系數,μk表示使用subgradient迭代算法第k次迭代時平均干擾功率約束值對應的拉格朗日乘子,λk表示使用subgradient迭代算法第k次迭代時平均發送功率約束值對應的拉格朗日乘子,k表示subgradient迭代算法的迭代次數,k=1,2,3,....,K,K表示所選用計算設備的容許計數范圍內的最大正整數,gsp表示次級用戶發送端到主用戶接收端信道功率增益,ηn-1表示次級用戶第n-1次迭代時獲得的次級用戶安全能效,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,β表示次級用戶發送機的功率放大因子,ln2表示2的自然對數;

(5b)按照下式,計算次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代模糊值:

其中,表示第k次迭代的次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代模糊值,ak表示第k次迭代時功率比值系數,k表示subgradient迭代算法的迭代次數,k=1,2,3,....,K,K表示所選用計算設備的容許計數范圍內的最大正整數,γsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的功率增益比例系數,γse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的功率增益比例系數,表示平方根操作;

(5c)按照下式,計算次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代真實值:

其中,表示第k次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代真實值,表示第k次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代模糊值,k表示subgradient迭代算法的迭代次數,k=1,2,3,....,K,K表示所選用計算設備的容許計數范圍內的最大正整數,|·|表示絕對值操作;

(6)計算拉格朗日乘子迭代誤差:

利用功率約束算法,計算平均干擾功率約束值對應的拉格朗日乘子迭代誤差ζμ和平均發送功率約束值對應的拉格朗日乘子迭代誤差ζλ

(7)判斷平均干擾功率約束值對應的拉格朗日乘子迭代誤差和平均發送功率約束值對應的拉格朗日乘子迭代誤差是否滿足拉格朗日乘子迭代終止條件,若是,則執行步驟(8),否則,將subgradient迭代算法的迭代次數加1后執行步驟(4);

(8)按照下式,計算安全能效函數:

其中,fn(η)表示第n次迭代時安全能效函數,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,η表示次級用戶安全能效,γsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的功率增益比例系數,γse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的功率增益比例系數,表示第k次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代真實值,ηn-1表示次級用戶第n-1次迭代時次級用戶安全能效,β表示次級用戶發送機的功率放大因子,PC表示固定電路C消耗的功率,log2(·)表示以2為底的對數操作,E{·}表示求數學期望操作;

(9)按照下式,計算次級用戶安全能效:

其中,ηn表示第n次迭代時次級用戶安全能效,n表示次級用戶安全能效的迭代次數,n=1,2,3,...,N,N表示次級用戶安全能效的最大迭代次數,γsr表示次級用戶發送端s到次級用戶接收端r的功率增益比例系數,γse表示次級用戶發送端s到監聽用戶接收端e的功率增益比例系數,表示第k次迭代時次級用戶安全能效最佳發送功率的迭代真實值,k表示subgradient迭代算法的迭代次數,k=1,2,3,....,K,K表示所選用計算設備的容許計數范圍內的最大正整數,β表示次級用戶發送機的功率放大因子,PC表示固定電路C消耗的功率,log2(·)表示以2為底的對數操作,E{·}表示求數學期望操作;

(10)判斷是否滿足安全能效終止條件,若是,則執行步驟(11),否則,將次級用戶安全能效的迭代次數加1后執行步驟(3);

(11)得到次級用戶安全能效最佳發送功率和次級用戶最大安全能效。

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