[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710192658.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN106954255B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玲玲;付莉;高興泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林化工學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W52/34
• 分類號(hào): H04W52/34
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 袁文婷;張寧

本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制方法及系統(tǒng)，其中的方法包括建立一個(gè)多用戶的下墊式分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并設(shè)置所述認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各參數(shù)的初值，以及自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法的參數(shù)的初值；然后判斷當(dāng)前認(rèn)知用戶發(fā)射功率是否滿足預(yù)設(shè)的約束條件，并利用自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法對(duì)認(rèn)知用戶的功率進(jìn)行控制，以獲取認(rèn)知用戶的發(fā)射功率總和中的最小值。通過本發(fā)明能夠保證授權(quán)用戶的通信質(zhì)量，避免認(rèn)知用戶發(fā)射功率過大對(duì)認(rèn)知設(shè)備所造成的不利影響，以使認(rèn)知用戶獲得較小的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間，從而得到更好的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

認(rèn)知無線電是一種有效解決無線通信技術(shù)發(fā)展和頻譜資源短缺之間矛盾的技術(shù)方案，而功率控制(資源分配)是其技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有著十分重要的意義。下墊式頻譜共享模型是認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)非常重要的模型，受到廣泛的關(guān)注。

下墊式頻譜共享模型是一種授權(quán)用戶和非授權(quán)用戶共存的頻譜共享方式。即認(rèn)知用戶可以直接進(jìn)入授權(quán)用戶網(wǎng)絡(luò)，不用實(shí)時(shí)感知授權(quán)用戶是否存在，只需要對(duì)認(rèn)知用戶發(fā)射功率進(jìn)行干擾溫度的限制即可。

然而，由于移動(dòng)終端設(shè)備能量有限(比如電池容量)，因此，對(duì)基于下墊式頻譜資源分配方法提出了更高的要求。傳統(tǒng)的基于下墊式頻譜資源分配方法大多針對(duì)靜態(tài)的通信情況，在功率控制的過程中，僅僅考慮了單一認(rèn)知用戶發(fā)射功率的情況，而沒有考慮所有認(rèn)知用戶的發(fā)射功率問題。這樣的資源分配方法的結(jié)果不能滿足實(shí)際的通信需求，同時(shí)導(dǎo)致分配結(jié)果需耗費(fèi)大量的能量，縮短通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制方法及系統(tǒng)，以解決因傳統(tǒng)的資源分配方法沒有考慮認(rèn)知用戶總的發(fā)射功率所導(dǎo)致分配結(jié)果需耗費(fèi)較大的能量且縮短通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間，不能滿足實(shí)際通信需求的問題。

本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制方法，包括：

建立多用戶的下墊式分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并設(shè)置認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各參數(shù)的初值，以及自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法的參數(shù)的初值；其中，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的用戶包括授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶；

確定當(dāng)前認(rèn)知用戶發(fā)射功率是否滿足預(yù)設(shè)的約束條件；約束條件為：確定當(dāng)前認(rèn)知用戶發(fā)射功率是否達(dá)到預(yù)設(shè)的認(rèn)知用戶的通信標(biāo)準(zhǔn)，并且是否滿足預(yù)設(shè)的認(rèn)知用戶的發(fā)射功率約束，以及是否滿足對(duì)授權(quán)用戶的干擾約束；其中，

如果不滿足，則將當(dāng)前認(rèn)知用戶對(duì)應(yīng)的細(xì)菌進(jìn)行遷移操作，并確定進(jìn)行遷移操作后的細(xì)菌對(duì)應(yīng)的當(dāng)前認(rèn)知用戶發(fā)射功率是否滿足預(yù)設(shè)的約束條件；其中，一個(gè)細(xì)菌N個(gè)維度的位置代表N個(gè)認(rèn)知用戶的發(fā)射功率，N為正整數(shù)；

如果滿足，在所建立的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中隨機(jī)選擇一個(gè)區(qū)域，并在該區(qū)域中選擇預(yù)設(shè)個(gè)細(xì)菌，對(duì)所選擇的每個(gè)細(xì)菌進(jìn)行自適應(yīng)步長(zhǎng)趨向操作；

將經(jīng)過自適應(yīng)步長(zhǎng)趨向操作的所有細(xì)菌的食物濃度進(jìn)行比較，選擇所有細(xì)菌的食物濃度中的最小食物濃度與中心位置食物濃度進(jìn)行比較，如果最小食物濃度大于中心位置食物濃度，則對(duì)所選擇的每個(gè)細(xì)菌進(jìn)行自適應(yīng)步長(zhǎng)趨向操作；否則，

對(duì)所選擇的每個(gè)細(xì)菌進(jìn)行聚群操作，并獲取所有細(xì)菌的食物濃度，通過比較所有細(xì)菌的食物濃度獲得最小食物濃度；其中，所述最小食物濃度指N 個(gè)認(rèn)知用戶的發(fā)射功率之和中的最小值，中心位置食物濃度指每個(gè)認(rèn)知用戶在所述區(qū)域最大的發(fā)射功率之和。

與上述方法相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明提供一種基于自適應(yīng)細(xì)菌覓食的認(rèn)知無線電功率控制系統(tǒng)，包括：

初值設(shè)置單元，用于建立多用戶的下墊式分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并設(shè)置認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各參數(shù)的初值，以及自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法的參數(shù)的初值；其中，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的用戶包括授權(quán)用戶和認(rèn)知用戶；