一种认知无线电网络中频谱分配方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种认知无线电网络中频谱分配方法及系统，通过获取授权用户和认知用户的初始数量信息，以及各个授权用户和各个认知用户的初始位置信息，以生成初始频谱分配参数；根据初始频谱分配参数计算出初始授权用户和认知用户的收益函数；根据所述初始化授权用户和认知用户的收益函数和预设的频谱分配模型，计算得到频谱分配参数；其中，所述频谱分配模型为基于鲸鱼优化算法建立；根据所述频谱分配参数进行授权用户和认知用户之间的频谱分配。本实施例在频谱分配中引入基于Stackelberg博弈的双目标WOA优化算法，以实现频谱分配中授权用户、认知用户所取得的收益最优的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种认知无线电网络中频谱分配方法及系统
本专利技术涉及无线电通信
，尤其涉及的是一种认知无线电网络中频谱分配方法及系统。
技术介绍
认知无线电中的频谱共享问题一直是热点研究问题，现在常用的频谱分配模型是基于图论的频谱分配模型和基于定价拍卖的频谱分配模型，但是基于图论的频谱分配模型的频谱共享完成时间与空闲信道数的多少及网络的动态特性有关，不适用无线电中空闲频谱快速时变的要求，基于定价拍卖的频谱分配模型适用于主、次用户为租用关系的认知无线电系统，应用范围有限。因此，现有技术有待于进一步的改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中的不足之处，本专利技术的目的在于为用户提供认知无线电网络中频谱分配方法及系统，克服现有技术中的频谱分配方法不适用于无线电中频谱快速时变的需求，不能解决频谱分配过程中存在的性能优化的缺陷。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：第一方面，本实施例公开了一种认知无线电网络中频谱分配方法，其中，包括：获取授权用户和认知用户的初始数量信息，以及各个授权用户和各个认知用户的初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种认知无线电网络中频谱分配方法，其特征在于，包括：/n获取授权用户和认知用户的初始数量信息，以及各个授权用户和各个认知用户的初始位置信息；/n根据所述数量信息、位置信息及预设各个认知用户的权重值生成初始频谱分配参数；/n将初始频谱分配参数代入预设的收益目标函数和公平性目标函数中，分别计算出初始授权用户和认知用户的收益函数；其中，所述收益目标函数包括授权用户的收益目标函数和认知用户的收益目标函数；所述收益目标函数和公平性目标函数为基于Stackelberg博弈建立；/n根据所述初始化授权用户和认知用户的收益函数和预设的频谱分配模型，计算得到频谱分配参数；其中，所述频谱分配模型为基于鲸鱼优化...

【技术特征摘要】
1.一种认知无线电网络中频谱分配方法，其特征在于，包括：
获取授权用户和认知用户的初始数量信息，以及各个授权用户和各个认知用户的初始位置信息；
根据所述数量信息、位置信息及预设各个认知用户的权重值生成初始频谱分配参数；
将初始频谱分配参数代入预设的收益目标函数和公平性目标函数中，分别计算出初始授权用户和认知用户的收益函数；其中，所述收益目标函数包括授权用户的收益目标函数和认知用户的收益目标函数；所述收益目标函数和公平性目标函数为基于Stackelberg博弈建立；
根据所述初始化授权用户和认知用户的收益函数和预设的频谱分配模型，计算得到频谱分配参数；其中，所述频谱分配模型为基于鲸鱼优化算法建立；
根据所述频谱分配参数进行授权用户和认知用户之间的频谱分配。


2.根据权利要求1所述的认知无线电网络中频谱分配方法，其特征在于，所述获取授权用户和认知用户的初始数量信息，以及各个授权用户和各个认知用户的初始位置信息的步骤之前，还包括：基于Stackelberg博弈建立收益目标函数和公平性目标函数；所述收益目标函数包括认知用户的收益目标函数、授权用户的收益目标函数；
所述认知用户的收益目标函数为：



其中，Uj为认知用户的收益函数，xij表示认知用户i是否被分配授权用户上天线j的频谱分配参数；M为授权用户的个数，N为认知用户的个数；
所述授权用户的收益目标函数为：



其中，Πi为授权用户的收益函数；
所述公平性目标函数为：



其中，ξ预设常数。


3.根据权利要求2所述的认知无线电网络中频谱分配方法，其特征在于，所述获取各个授权用户及其对应认知用户的数量信息的步骤之前，还包括：基于鲸鱼优化算法建立所述频谱分配模型；
所述频谱分配模型为：
max(δ1fobj,1+δ3fobj,3)；
maxδ2fobj,2；






xij∈{0,1},i＝1,...,M；j＝1,...,N；
其中，参数δ1、δ2和δ3分别为所述认知用户的收益目标函数、授权用户的收益目标函数和公平性目标函数的权值，其中δ1+δ2+δ3＝1，di为认知用户距离授权用户的距离，Rb,i表示授权用户i的闲置频谱带宽。


4.根据权利要求3所述的认知无线电网络中频谱共享方法，其特征在于，所述根据所述初始化授权用户和认知用户的收益函数和预设的频谱分配模型，计算得到频谱分配参数的步骤包括：
根据距离各个所述授权用户预设范围内的认知用户的个数、各个认知用户对应的权值和，以及所述授权用户与各个认知用户的位置信息，确定频谱分配的目标认知用户；
根据确定出的目标认知用户所在的位置信息确认距离所述第一授权用户和所述第二授权用户预设距离范围内的认知用户分配闲置带宽的行为随机概率；根据所述行为随机概率和预设收敛因子得到频谱分配参数的初次迭代值；其中，所述预设收敛因子为预设线性变量；
根据得到的所述频谱分配参数的初次迭代值重复执行上述确定频谱分配的目标认知用户，以及根据所述行为随机概率和预设收敛因子得到频谱分配参数的步骤，对所述频谱分配参数重复预设次数的迭代更新，直至得到最终的频谱分配参数。


5.根据权利要求4所述的认知无线电网络中频谱共享方法，其特征在于，所述根据距离各个所述授权用户预设范围内的认知用户的个数、各个认知用户对应的权值和，以及所述授权用户与各个认知用户的位置信息，确定频谱分配的目标认知用户的步骤包括：
计算距离第一授权用户预设距离范围内的认知用户的数量与距离所述第二授权用户预设距离范围内的认知用户的数量之间的比值，以及计算距离第一授权用户预设距离范围内的认知用户的权值和与距离所述第二授权用户预设距离范围内的认知用户的权值和之间的比值；
判断所述数量之间的比值是否大于所述权值和之间的比值；若大于，则保持当前频谱分配的目标认知用户不变；
否则，计算距离所述第一授权用户预设距离范围内的各个认知用户与所述第一授权用户的距离值之间距离值之间的第一比值是否超出预设距离比值，和/或计算距离所述第二授权用户预设距...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，廖天，何业军，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44