本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)帶寬化、業(yè)務(wù)多樣化、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化的趨勢，頻譜資源的有效利用成為非常重要和亟待解決的問題。認(rèn)知無線電作為一種新型的通信技術(shù)，能夠感知周圍的無線電環(huán)境，通過智能學(xué)習(xí)，自適應(yīng)地改變其載波頻率、傳輸功率和調(diào)制技術(shù)等參數(shù)，從而提高頻譜利用率。多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)大通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，具有提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，增強(qiáng)鏈路傳輸可靠性等優(yōu)點，其使用認(rèn)知無線電技術(shù)，靈活動態(tài)地使用多個信道能有效提高網(wǎng)絡(luò)性能因而受到廣泛研究。

中國發(fā)明專利CN 103281695 A公開了一種多跳中繼網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃方法。該方法針對OFDMA多跳中繼網(wǎng)絡(luò)，綜合考慮用戶的速率需求、信道質(zhì)量和干擾情況，以能效為優(yōu)化目標(biāo)提供一種基于能效的動態(tài)頻譜規(guī)劃方法。該發(fā)明對用戶不均勻分布場景有一定的適應(yīng)性，該發(fā)明不足之處在于未考慮通信系統(tǒng)或節(jié)點存在功率約束的情形，也沒有考慮頻譜如何劃分的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述狀況，本發(fā)明提供一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，針對源節(jié)點和中繼節(jié)點總發(fā)射功率或各自節(jié)點的發(fā)射功率的約束條件，自適應(yīng)地分配頻譜資源。

一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，應(yīng)用于含有源節(jié)點、中繼節(jié)點和目的節(jié)點的OFDM中繼鏈路，每幀劃分為周期相等的兩個時隙，所述方法包括：

根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的特征信息分別建立兩個所述時隙的非合作博弈模型；

計算所述非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解：無約束最優(yōu)用戶通信速率分配向量、無約束最優(yōu)發(fā)射功率分配向量；

根據(jù)所述最優(yōu)解與用戶通信速率及所述源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率或各自的發(fā)射功率的約束條件的對應(yīng)關(guān)系確認(rèn)并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量。

本發(fā)明針對傳輸節(jié)點總發(fā)射功率和節(jié)點各自發(fā)射功率約束的兩種情況下，分別提出基于子載波配對的多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)能效最大化頻譜分配算法。該算法在Overlay頻譜共享方式下，綜合考慮電路功率消耗、發(fā)射功率和速率因素，通過博弈論的方法求出多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)頻譜分配方案。本發(fā)明能夠在滿足各項約束條件情況下自適應(yīng)分配資源，得到全局最優(yōu)解，同時還可以保證鏈路傳輸可靠性，降低鏈路的中斷概率和算法實現(xiàn)復(fù)雜度。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，所述特征信息包括系統(tǒng)電路功率P_C能耗、所述用戶通信速率C(R)和所述總發(fā)射功率P_T(R)，所述非合作博弈模型為：

其中，R為任意用戶通信速率向量。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，計算所述非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解的方法為：

采用二分查找輔助上升算法求解非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，針對受用戶通信速率及源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率的約束情況時，所述約束條件條件為：

P_T(R)≤P_max；

C(R)≥R_min；

其中，P_T(R)和C(R)分別表示在用戶通信速率向量為R時，所述源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率和用戶通信速率，P_max和R_min分別表示最大總發(fā)射功率和最小用戶通訊速率需求。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，所述確認(rèn)并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量的步驟包括：

判斷無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*對應(yīng)的總發(fā)射功率P_T(R^*)和用戶通信速率C(R^*)是否滿足所述約束條件；

根據(jù)判斷結(jié)果確定并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量R^*和最優(yōu)功率分配向量P^*：

當(dāng)P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)≥R_min時，所述最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和最優(yōu)功率分配向量P_opt分別為R^*和P^*；

當(dāng)P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)＜R_min時，提高總發(fā)射功率，以滿足C(R^*)≥R_min，并利用注水算法計算得出最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和功率分配向量和P_opt；

當(dāng)P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)≥R_min時，降低總發(fā)射功率，以滿足P_T(R^*)≤P_max，并利用注水算法計算得出最優(yōu)用戶通信速率向量和功率分配向量R_opt和P_opt；

當(dāng)P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)＜R_min時，鏈路中斷。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，當(dāng)所述最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt對應(yīng)的總發(fā)射功率P_T(R_opt)滿足關(guān)系式P_T(R_opt)＞P_max，或所述最優(yōu)用戶通信速率C(R_opt)滿足關(guān)系式C(R_opt)＜R_min時，鏈路中斷。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，針對受用戶通信速率及源節(jié)點和中繼節(jié)點各自節(jié)點的發(fā)射功率約束的情況時，所述約束條件為：

C1:

C2:

C3:C(R)≥R_min

R為任意給定的用戶通信速率向量，和分別為源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的節(jié)點的發(fā)射功率，和分別為源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的節(jié)點的最大發(fā)射功率。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，所述確認(rèn)并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量的步驟包括：

分別計算源節(jié)點S和中繼節(jié)點R無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*對應(yīng)的節(jié)點發(fā)射功率和

判斷所述節(jié)點發(fā)射功率和以及用戶通信速率C(R^*)是否滿足所述約束條件，并根據(jù)判斷結(jié)果和確定并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量：

當(dāng)和C(R^*)≥R_min時，則最優(yōu)用戶通信速率向量、源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量分別表示為R_opt＝R^*、和

當(dāng)和C(R^*)＜R_min時，提高總發(fā)射功率，以滿足C(R^*)≥R_min，并采用注水算法得出源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt；

當(dāng)和C(R^*)≥R_min時，降低源節(jié)點S的發(fā)射功率，以滿足并采用注水算法得出源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt；

當(dāng)和C(R^*)≥R_min時，降低中繼節(jié)點R的發(fā)射功率，以滿足并采用注水算法得出源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt；

當(dāng)和C(R^*)＞R_min時，需降低總發(fā)射功率，以滿足并采用注水算法得出源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt；

當(dāng)和C(R^*)＜R_min時，鏈路發(fā)生中斷。

上述多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，其中，當(dāng)所述最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt對應(yīng)的源節(jié)點S的最優(yōu)發(fā)射功率滿足或中繼節(jié)點R的最優(yōu)發(fā)射功率滿足或所述最優(yōu)用戶通信速率C(R_opt)滿足C(R_opt)<R_min時，鏈路發(fā)生中斷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例三提供的多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例一

請參閱圖1，為本發(fā)明實施例一提供一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，應(yīng)用于含有源節(jié)點、中繼節(jié)點和目的節(jié)點的OFDM中繼鏈路，每幀分為時間周期相等的兩個時隙，第一個時隙中，所述源節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼節(jié)點，第二個時隙中，所述中繼節(jié)點對接收數(shù)據(jù)解碼后在轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的節(jié)點。所述方法包括以下步驟。

步驟S101，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的特征信息分別建立兩個所述時隙的非合作博弈模型。

第一時隙和第二個時隙的非合作博弈模型分別為：

其中，{n}＝{1,2,…,N}為信道上參與博弈子載波的有限集，為子載波在信道n上第i跳鏈路的發(fā)射功率策略集合，為子載波在信道n上第i跳鏈路的凈效用函數(shù)，其值為效用函數(shù)與價格函數(shù)之差。

由于每一個博弈參與者都是獨立地做決策，而且受到其他參與者決策的影響，博弈問題分析關(guān)鍵是對博弈模型的納什均衡進(jìn)行分析；博弈到達(dá)納什均衡時，任何博弈參與者都不會再改變自身的行動策略；因此，針對博弈G^SR，對于且都有成立，博弈達(dá)到納什均衡，即功率向量P_i^SR是非合作博弈的納什均衡解。對于博弈G^RD有類似結(jié)果。

由最大化系統(tǒng)整體能效為目標(biāo)，因此可以將博弈模型描述為頻譜分配問題的優(yōu)化模型。首先，定義能效為單位焦耳能量發(fā)送的比特數(shù)，記作其中，T_S為幀周期，Δe為一幀內(nèi)總能量消耗，包括系統(tǒng)電路功率P_C能耗以及源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的總發(fā)射功率能耗，Δe可表示為：

因此，能效函數(shù)可以表示為：

其中，R為任意給定的用戶通信速率向量，P_C為系統(tǒng)電路功率，C(R)為用戶通信速率，P_T(R)為源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率。

步驟S102，計算所述非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解：無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*和無約束最優(yōu)發(fā)射功率分配向量P^*。本發(fā)明采用二分查找輔助上升算法求解非合作博弈模型的無約束條件下的最優(yōu)解。

步驟S103，根據(jù)所述最優(yōu)解與用戶通信速率及所述源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率或各自的發(fā)射功率的約束條件的對應(yīng)關(guān)系確認(rèn)并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量。該步驟中發(fā)射功率約束條件為源節(jié)點和中繼節(jié)點的發(fā)射功率的總發(fā)射功率約束條件或源節(jié)點和中繼節(jié)點各自的發(fā)射功率約束條件。即，該步驟中所述約束條件可分為兩種情況：(1)約束條件為用戶通信速率及總發(fā)射功率的約束條件；(2)用戶通信速率及各自節(jié)點的發(fā)射功率的約束條件。

在步驟S103中，根據(jù)最優(yōu)解與源節(jié)點和中繼節(jié)點的用戶通信速率及發(fā)射功率的約束條件的對應(yīng)關(guān)系確認(rèn)不同條件下最終的最優(yōu)解。

本方實施例中，將多跳鏈路系統(tǒng)帶寬B劃分為N個相互正交的子載波，各個子載波上的衰落近似為平坦衰落。信道為準(zhǔn)靜態(tài)信道，每幀劃分為實際周期相等的兩個時隙。子載波n上的可達(dá)速率受限于可達(dá)速率較小的鏈路。將第一時隙和第二時隙子載波分別按照γ_1,n和γ_2,n從高到低進(jìn)行排序，并配對成子載波對。

本發(fā)明實施例基于子載波配對的多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)能效最大化頻譜分配算法。該算法在Overlay頻譜共享方式下，綜合考慮電路功率消耗、節(jié)點總發(fā)射功率和速率因素，通過博弈論的方法求出多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)頻譜分配方案。本發(fā)明能夠在滿足各項約束條件情況下自適應(yīng)分配資源，得到全局最優(yōu)解，同時還可以保證鏈路傳輸可靠性，降低鏈路的中斷概率和算法實現(xiàn)復(fù)雜度。

實施例二

請參閱圖2，為本發(fā)明實施例二提供的一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，應(yīng)用于含有源節(jié)點、中繼節(jié)點和目的節(jié)點的OFDM中繼鏈路，每幀分為時間周期相等的兩個時隙，第一個時隙中，所述源節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼節(jié)點，第二個時隙中，所述中繼節(jié)點對接收數(shù)據(jù)解碼后在轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的節(jié)點，所述方法包括以下步驟。

步驟S201，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的特征信息分別建立兩個所述時隙的非合作博弈模型。

本實施例中考慮到受源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的總發(fā)射功率的約束，參照實施例一的推導(dǎo)原理，本實施例相應(yīng)的能效函數(shù)可以表示為：

約束條件為：

C1:P_T(R)≤P_max；

C2:C(R)≥R_min；

其中，P_T(R)和C(R)分別為對應(yīng)用戶通信速率向量R時的所述源節(jié)點和所述中繼節(jié)點的總發(fā)射功率和用戶通信速率，P_max和R_min分別表示最大總發(fā)射功率和最小用戶通訊速率需求。

步驟S202，計算所述非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解：無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*和無約束最優(yōu)發(fā)射功率分配向量P^*。本發(fā)明采用二分查找輔助上升算法求解非合作博弈模型的無約束條件下的最優(yōu)解。

步驟S203，判斷無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*對應(yīng)的系統(tǒng)總發(fā)射功率P_T(R^*)和用戶通信速率C(R^*)是否滿足所述約束條件，并根據(jù)判斷結(jié)果確定并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和最優(yōu)功率分配向量P_opt：

當(dāng)P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)≥R_min時，即，同時滿足所述約束條件C1和C2時，所述最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和最優(yōu)功率分配向量P_opt分別為R^*和P^*；

當(dāng)P_T(R^*)≤P_max，C(R^*)＜R_min時，即，滿足所述約束條件C1，不滿足約束條件C2時，此時需提高總發(fā)射功率，以滿足約束條件C2，并利用注水算法計算得出約束條件C2下的最優(yōu)速率R_opt和最優(yōu)功率分配向量和P_opt。再比較最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt對應(yīng)的最優(yōu)總發(fā)射功率P_T(R_OPT)與最大總發(fā)射功率P_max的大小，當(dāng)P_T(R_opt)≤P_max時，輸出注水算法計算得出的最優(yōu)速率R_opt和最優(yōu)功率分配向量和P_opt，否則，表示在給定最低用戶通信速率需求約束下無法滿足最大功率約束條件，鏈路發(fā)生中斷；

當(dāng)P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)≥R_min時，即，不滿足約束條件C1，滿足約束條件C2時，此時需降低總發(fā)射功率，以滿足約束條件C1，并利用注水算法計算得出約束條件C1下的最優(yōu)用戶通信速率向量和功率分配向量R_opt和P_opt，再比較最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt對應(yīng)的用戶通信速率C(R_opt)與最小用戶通信速率的大小，如果用戶和速率C(R_opt)≥R_min時，輸出利用注水算法得出的最優(yōu)速率和功率分配向量R_opt和P_opt，否則，表示在給定最大功率約束條件下無法滿足最小用戶通信速率約束條件，鏈路中斷；

當(dāng)P_T(R^*)＞P_max，C(R^*)＜R_min時，即，不滿足所述約束條件C1，也不滿足約束條件C2時，鏈路中斷。

步驟S204，計算源節(jié)點S和中繼節(jié)點R處在各子載波上的發(fā)射功率。根據(jù)源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和總發(fā)射功率分配向量P_opt，按照計算得出源節(jié)點S和中繼節(jié)點R處在各個子載波上的發(fā)射功率。其中，p_n為子載波n上的發(fā)射功率變量，表示第i跳第n個子載波上的信道功率增益與噪聲功率比值，g_i,n為信道增益，?！?ln(5BER)/1.5表示在給定目標(biāo)誤比特率情況下對應(yīng)的最小信噪比差值，N₀為加性高斯白噪聲單邊功率譜密度，ΔB為每個子載波的帶寬。

本實施例在考慮系統(tǒng)電路功率消耗的情況影響下，同時考慮系統(tǒng)總發(fā)射功率和用戶通信速率的約束條件，建立聯(lián)合子載波配對和功率分配的博弈模型。在滿足各項約束條件情況下自適應(yīng)分配資源，得到全局最優(yōu)解，同時還可以保證鏈路傳輸可靠性，降低鏈路的中斷概率和算法實現(xiàn)復(fù)雜度。

實施例三

請參閱圖3，為本發(fā)明實施例三提供的一種多跳認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，應(yīng)用于含有源節(jié)點、中繼節(jié)點和目的節(jié)點的OFDM中繼鏈路，每幀分為時間周期相等的兩個時隙，第一個時隙中，所述源節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼節(jié)點，第二個時隙中，所述中繼節(jié)點對接收數(shù)據(jù)解碼后在轉(zhuǎn)發(fā)給所述目的節(jié)點，所述方法包括以下步驟。

步驟S301，根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的特征信息分別建立兩個所述時隙的非合作博弈模型。

本實施例中考慮到受源節(jié)點S和中繼節(jié)點R各自的發(fā)射功率的約束，參照實施例一的推導(dǎo)原理，本實施例相應(yīng)的能效函數(shù)可以表示為：

約束條件為：

C1：

C2：

C3：C(R)≥R_min；

R為任意給定的速率向量，和分別為源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的節(jié)點的發(fā)射功率，N為系統(tǒng)總子載波數(shù)，p_1,n和p_2,n為源節(jié)點S和中繼節(jié)點R在子載波n上的發(fā)射功率，和分別為源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的節(jié)點的最大發(fā)射功率。約束條件C1和C2分別表示源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的發(fā)射功率約束，C3表示最小用戶通信速率約束。

步驟S302，計算所述非合作博弈模型在無約束條件下的最優(yōu)解：無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*和無約束最優(yōu)總發(fā)射功率分配向量P^*。本發(fā)明采用二分查找輔助上升算法求解非合作博弈模型的無約束條件下的最優(yōu)解。

步驟S303，依據(jù)p_1,n＝p_nγ_2,n/(γ_1,n+γ_2,n)，p_2,n＝p_nγ_1,n/(γ_1,n+γ_2,n)計算無約束最優(yōu)用戶通信速率向量R^*對應(yīng)的源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的發(fā)射功率和

步驟S304，判斷所述發(fā)射功率和以及用戶通信速率C(R^*)是否滿足所述約束條件，并根據(jù)判斷結(jié)果確定并輸出最優(yōu)用戶通信速率向量和最優(yōu)功率分配向量：

(Ⅰ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)≥R_min時，即同時滿足目標(biāo)函數(shù)U(R)的約束條件C1～C3，則能效最優(yōu)速率和源節(jié)點及中繼節(jié)點的最優(yōu)功率分配向量為R_opt＝R^*、和

(Ⅱ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)＜R_min時，即，滿足目標(biāo)函數(shù)U(R)的約束條件C1和C2，不滿足目標(biāo)函數(shù)U(R)的約束條件C3時，此時需要進(jìn)一步提高總發(fā)射功率，以滿足最小用戶通信速率約束，并采用用戶通信速率約束條件C3下的發(fā)射功率最小化注水算法可以求得源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt，再比較最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt對應(yīng)的各節(jié)點最優(yōu)發(fā)射功率與最大發(fā)射功率的大小，如果所求最優(yōu)發(fā)射功率滿足或時，說明在給定最小速率需求R_min約束下無法滿足功率約束，鏈路發(fā)生中斷，否則確認(rèn)并輸出注水算法求得的源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt；

(Ⅲ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)≥R_min時，即不滿足目標(biāo)函數(shù)U(R)的約束條件C1，此時需要降低源節(jié)點S的發(fā)射功率，以滿足約束條件C1，并采用注水算法可以求得約束條件C1下的源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt，再比較最優(yōu)用戶通信速率與最小用戶通信速率的大小，如果所求最優(yōu)用戶通信速率滿足C(R_opt)≥R_min，確認(rèn)并輸出注水算法求得的源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)功率分配向量和以及最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt，否則明在給定最大功率約束下無法滿足用戶最小通訊速率要求，鏈路發(fā)生中斷；

(Ⅳ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)≥R_min時，即不滿足目標(biāo)函數(shù)U(R)的約束條件C2。與情況Ⅲ類似，降低中繼節(jié)點的發(fā)射功率，采用注水算法可以求得最優(yōu)功率分配結(jié)果P_opt和全局唯一最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt，進(jìn)而可以確定源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最優(yōu)發(fā)射功率分配和當(dāng)求得的最優(yōu)用戶通信速率不滿足C(R_opt)≥R_min說明在給定最大功率約束下無法滿足用戶最小通訊速率要求，鏈路發(fā)生中斷；

(Ⅴ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)≥R_min時，說明目標(biāo)函數(shù)U(R)的無約束最優(yōu)功率分配向量不滿足源節(jié)點S和中繼節(jié)點R的最大發(fā)射功率約束。在不考慮用戶最小通訊速率需求約束下，原問題可以等效為源節(jié)點S和R節(jié)點的發(fā)射功率約束下最大化可達(dá)速率問題：

約束條件為：

C1:

C2:

上述問題可歸結(jié)為上述情況Ⅲ和情況Ⅳ的情形，其中，p_n≥0,為系統(tǒng)子載波集合。

(Ⅵ)當(dāng)無約束最優(yōu)解滿足條件和C(R^*)≤R_min時，說明系統(tǒng)在給定最大功率約束下，無法滿足最小速率需求約束，鏈路發(fā)生中斷。

步驟S305，計算源節(jié)點S和中繼節(jié)點R處在各子載波上的發(fā)射功率。源節(jié)點S和中繼節(jié)點R處在各子載波上的發(fā)射功率可根據(jù)得到最優(yōu)用戶通信速率向量R_opt和總發(fā)射功率分配向量P_opt，按照計算得出。

上述步驟中，注水算法的主要步驟為：首先將子載波的等效功率歸一化信噪比γ_equ,n由小到大排序；記根據(jù)計算如果置重復(fù)計算否則，計算子載波集合中剩余各子載波上的確定S和R端子載波上發(fā)射功率為系統(tǒng)虛擬子載波集合。

本實施例在考慮系統(tǒng)電路功率消耗的情況影響下，同時考慮受源節(jié)點S和中繼節(jié)點R各自功率的約束和用戶通信速率的約束條件，建立聯(lián)合子載波配對和功率分配的博弈模型。在滿足各項約束條件情況下自適應(yīng)分配資源，得到全局最優(yōu)解，同時還可以保證鏈路傳輸可靠性，降低鏈路的中斷概率和算法實現(xiàn)復(fù)雜度。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。