基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法组成比例

本发明专利技术提出一种基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法，包括以下步骤：步骤S1：在一个时隙T内，认知用户根据主用户携带的数据包的大小选择合作中继通信的主用户，计算出认知用户传输自身数据的吞吐量；步骤S2：获得合作通信中认知用户的吞吐量后，通过联合时间分配因子和认知用户传输功率构建的目标函数；步骤S3：初始化改进的人工蜂群算法，计算目标函数的适应度值；得到认知用户吞吐量最大化的传输功率。其利用改进人工蜂群算法对认知用户进行功率分配，通过该方法可以提高频谱利用率。利用本发明专利技术的方法能够找到最优时间和最优功率分配策略，在满足所有约束条件的情况下使数据速率或者吞吐量最大化。据速率或者吞吐量最大化。据速率或者吞吐量最大化。

【技术实现步骤摘要】
基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法


[0001]本专利技术属于认知无线电资源分配
，尤其涉及一种基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法。

技术介绍

[0002]随着科技的进步，人们生活的日新月异，无线通信技术在各种领域都得到了相当广泛的应用，成为了人与人之间交流必不可少的沟通载体，利用无线通信技术，我们可以实现无线信号的覆盖，通过无线网络使各种终端设备实现端到端的连接，最大程度的满足人们对于无线通信的需求。认知无线电技术的思想是无线电频谱资源的动态分配和共享，即在授权用户不使用授权频带的时候，将空闲下来的频段分配给认知用户，从而达到高效的频带利用率。
[0003]认知无线电的出现主要是为了解决当前频谱资源利用率较低导致的资源浪费的，认知用户在主用户不使用授权频带时接入，从而提高频谱利用率。但要实现这项技术，一个重要的前提就是：当认知用户使用空闲的授权频段时，其传输功率造成的干扰不能对主用户通信造成影响，同时还要尽可能利用频谱资源。因此就需要对认知用户进行功率分配。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的空白和不足，本专利技术的目的在于提供一种基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法，其利用改进人工蜂群算法对认知用户进行功率分配，通过该方法可以提高频谱利用率。利用本专利技术的方法能够找到最优时间和最优功率分配策略，在满足所有约束条件的情况下使数据速率或者吞吐量最大化。
[0005]本专利技术具体采用以下技术方案：
[0006]一种基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：在一个时隙T内，认知用户根据主用户携带的数据包的大小选择合作中继通信的主用户，计算出认知用户传输自身数据的吞吐量；
[0008]步骤S2：获得合作通信中认知用户的吞吐量后，通过联合时间分配因子η和认知用户传输功率构建的目标函数；
[0009]步骤S3：初始化改进的人工蜂群算法，计算目标函数的适应度值；得到认知用户吞吐量最大化的传输功率
[0010]所述改进的人工蜂群算法包括：每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值来衡量,每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值来衡量；完成搜索任务后，观察蜂得到采蜜蜂传递的蜜源信息后，根据与蜜源相关的概率值pi选择一个蜜源；设定limit 控制蜜源的改进次数，当蜜源改进次数超过limit，那么该位置将被放弃，此时采蜜蜂转变为侦察蜂，随机搜索一个蜜源替换原蜜源；引入随机全局搜索因子，在每次的搜索将当前最优适应度的蜜源信息加入下一次位置更新。
[0011]进一步地，步骤S2中，通过联合时间分配因子η和认知用户传输功率构建的目标函数的过程具体包括以下步骤：
[0012]步骤S21：假设认知用户上一时隙剩余的能量为认知用户从周围的射频信号中采集能量，此阶段采集的能量为
[0013][0014]其中，为能量采集效率，为PT
i
→
ST
j
的发射功率，为PT
i
→
ST
j
的信道增益，为PT
i
→
ST
j
的路径距离；
[0015]步骤S22：PT
i
→
ST
j
传输数据，ST
j
处的可实现吞吐量为：
[0016][0017]其中，为PT
i
→
ST
j
的信道增益，为PT
i
→
ST
j
的路径距离，σ2为高斯噪声功率；
[0018]ST
j
采用DF协议将解码后的数据传送到PR
i
，则PR
i
处可达到的吞吐量为：
[0019][0020]其中，为ST
j
→
PR
i
的传输功率，为ST
j
→
PR
i
的信道增益，为ST
j
→ꢀ
PR
i
的路径距离；
[0021]步骤S23：主用户传输完自身的数据，授权信道空闲下来，认知用户可以传输自己的数据，得到此时认知用户的吞吐量为：
[0022][0023]其中，为ST
j
→
SR
j
的传输功率；为ST
j
→
SR
j
的信道增益；为 ST
j
→
SR
j
的路径距离。
[0024]进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：
[0025]步骤S31：初始化参数；
[0026]步骤S32：以每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值来衡量,每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值衡量，以此确定适应度函数，采蜜蜂根据该式对蜜源领域搜索:
[0027][0028]其中，k为不同于i的蜜源，j为随机选择下标，为[
‑
1,1]之间的随机数，控制着x
ij
领域内蜜源位置的产生；
[0029]步骤S33：完成搜索任务后，观察蜂得到采蜜蜂传递的蜜源信息后，根据与蜜源相关的概率值p
i
选择一个蜜源并对其领域进行搜索，蜜源被选择的概率计算公式为：
[0030][0031]式中，p
i
为第i个蜜源被选中的概率；fit
i
为解X
i
的适应度值；(i＝1,2,
…
,SN)， SN为种群中解的个数；
[0032]步骤S34：设定limit控制蜜源的改进次数，当蜜源改进次数超过limit，那么该位置将被放弃，此时采蜜蜂转变为侦察蜂，随机搜索一个蜜源替换原蜜源；其公式为：
[0033][0034]式中，为第i个蜜源的第j维的值，j∈{1,2,
…
,D}；
[0035]步骤S35：判断是否符合终止条件，如果为否则回到步骤S32；如果为是则由此选取最优蜜源[η,P
su
]，得出SU的最大吞吐量。
[0036]进一步地，引入随机全局搜索因子，在每次的搜索将当前最优适应度的蜜源信息加入下一次位置更新，改进的公式为：
[0037][0038]式中，是[0,1]的随机数；x
best,j
代表适应度值最高的蜜源。
[0039]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法的步骤。
[0040]一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在一个时隙T内，认知用户根据主用户携带的数据包的大小选择合作中继通信的主用户，计算出认知用户传输自身数据的吞吐量；步骤S2：获得合作通信中认知用户的吞吐量后，通过联合时间分配因子η和认知用户传输功率构建的目标函数；步骤S3：初始化改进的人工蜂群算法，计算目标函数的适应度值；得到认知用户吞吐量最大化的传输功率所述改进的人工蜂群算法包括：每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值来衡量,每个蜜源位置代表优化问题的一个可能解，花蜜量质量的好坏对由适应度值来衡量；完成搜索任务后，观察蜂得到采蜜蜂传递的蜜源信息后，根据与蜜源相关的概率值p
i
选择一个蜜源；设定limit控制蜜源的改进次数，当蜜源改进次数超过limit，那么该位置将被放弃，此时采蜜蜂转变为侦察蜂，随机搜索一个蜜源替换原蜜源；引入随机全局搜索因子，在每次的搜索将当前最优适应度的蜜源信息加入下一次位置更新。2.根据权利要求1所述的基于改进人工蜂群的认知无线电功率分配方法，其特征在于：步骤S2中，通过联合时间分配因子η和认知用户传输功率构建的目标函数的过程具体包括以下步骤：步骤S21：假设认知用户上一时隙剩余的能量为认知用户从周围的射频信号中采集能量，此阶段采集的能量为能量，此阶段采集的能量为其中，为能量采集效率，为PT
i
→
ST
j
的发射功率，为PT
i
→
ST
j
的信道增益，为PT
i
→
ST
j
的路径距离；步骤S22：PT
i
→
ST
j
传输数据，ST
j
处的可实现吞吐量为：其中，为PT
i
→
ST
j
的信道增益，为PT
i
→
ST
j
的路径距离，σ2为高斯噪声功率；ST
j
采用DF协议将解码后的数据传送到PR
i
，则PR
i
处可达到的吞吐量为：其中，为ST
j
→
PR
i
的传输功率，为ST
j
→
PR
i
的信道增益，为ST
j
→
PR
i
的路径距离；步骤S23：主用户传输完自身的数据，授权信道空闲...

【专利技术属性】
技术研发人员：林瑞全，林剑峰，王俊，李谋道，谢鑫，程长春，章敏，谢欢，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：