卫星通信功率资源在线分配方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种卫星通信功率资源在线分配方法、装置、设备及存储介质。所述方法包括：通过根据通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在图结构上选取最短路径的问题，在各阶段对抗后，采用在线无悔学习算法对图结构中的各边的权重进行更新，以影响下一轮次对抗中对各信道的功率分配。采用本方法可使得抗干扰方在与干扰方进行对抗时，有更多数量的传输信道完成信息传输，以增大通信容量，进一步实现卫星通信中高效的频谱利用率的现实问题。现实问题。现实问题。

【技术实现步骤摘要】
卫星通信功率资源在线分配方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及智能卫星通信干扰
，特别是涉及一种卫星通信功率资源在线分配方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前主流的卫星通信抗干扰技术是以宽带高速跳频为主，结合不同的调制、编码方法实现抗干扰效果。虽然这类宽带高速跳频卫星通信系统已经具备一定的抗干扰能力，但其本质依然是一种盲抗干扰系统，不能基于干扰认知做出最优决策，各种抗干扰性能的提升均以消耗卫星通信系统的频率资源、功率资源为代价，从香农信息论的角度看，这些方法最终都将损失通信系统的总容量或者导致系统的复杂性提升，这种抗干扰技术难以有效应对人工智能背景下日益智能化的对抗态势。因此，有必要探索人工智能技术支撑背景下的卫星通信智能抗干扰技术研究。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在线进行合理功率分配以对抗干扰方的卫星通信功率资源在线分配方法、装置、设备及存储介质。
[0004]一种卫星通信功率资源在线分配方法，所述方法应用于抗干扰方在总功率约束下与干扰方进行多轮次对抗的场景下，所述方法包括：获取抗干扰方的总功率预算以及通信信道数量；根据所述通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，所述图结构包括多个节点以及连接两个节点之间的边，各所述边表示不同的分配功率，并标记有相应的权重，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在所述图结构上选取最短路径的问题；在当前轮次的对抗阶段中，根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率，再根据相关节点的选取概率选在所述图结构中取一条最短路径，即生成该次对抗阶段的功率分配策略；根据所述功率分配策略与干扰方进行对抗，并根据对抗结果计算第一参数以及第二参数；根据更新算法选择所述第一参数或者第二参数作为奖励对所述图结构中边的权重进行更新，作为损失对所述更新算法进行更新；在下一轮次的对抗阶段中，根据各所述边更新后的权重计算相关节点的选取概率以得到该轮次对抗阶段的功率分配策略，并根据该轮次对抗结果重新计算第一参数以及第二参数，再通过更新后的更新算法重新选择第一参数或者第二参数作为奖励及损失对图结构中边的权重及更新算法进行更新。
[0005]在其中一实施例中， 根据各对抗阶段的功率分配策略进行计算，得到分配到各对抗阶段的阶段功率预算；
在各对抗阶段累计所有在前对抗阶段的阶段功率预算，并计算剩余的总功率预算；若所述剩余的总功率预算小于每次对抗阶段中抗干扰方能够使用的最大资源预算则结束与干扰方的对抗。
[0006]在其中一实施例中，所述图结构包括多层节点，其中，第0层和第N层只有一个节点，分别为路径的起始点和终点，并且所述起始点位于图结构的左上角，所述终点位于图结构的右下角；位于所述第0层和第N层之间的中间层均包括数量相同的多个节点；各层中的所有节点均与下一层节点中处于正下方节点以及靠右侧的所有节点具有连接边。
[0007]在其中一实施例中，所述 N的取值由所述通信信道数量决定；所述中间层的节点数量由每次对抗阶段中抗干扰方能够使用的最大资源预算决定。
[0008]在其中一实施例中，所述根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率采取以下公式：；；在上式中，表示连接两个节点和的边，表示所述图结构中第层，表示第层的下一层，表示第次对抗阶段，表示经过节点和之间的所有路径的权重之和，表示边的权重，表示所述图结构中所有经过边的路径的数量，表示所述图结构中的路径集合。
[0009]在其中一实施例中，在所述更新算法中，根据所述第一参数的权重和第二参数的权重计算得到的概率对所述第一参数和第二参数进行选择；在根据所述损失对更新算法进行更新时，利用所述损失分别对第一参数的权重以及第二参数的权重进行更新。
[0010]在其中一实施例中，所述奖励对所述图结构中边的权重进行更新时，根据所述奖励计算增益估计，根据所述增益估计对所述图结构中的各边权重进行更新。
[0011]一种卫星通信功率资源在线分配装置，所述装置包括：信息获取模块，用于获取抗干扰方的总功率预算以及通信信道数量；图结构构建模块，用于根据所述通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，所述图结构包括多个节点以及连接两个节点之间的边，各所述边表示不同的分配功率，并标记有相应的权重，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在所述图结构上选取最短路径的问题；一次对抗阶段功率分配策略生成模块，用于在当前轮次的对抗阶段中，根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率，再根据相关节点的选取概率选在所述图结构中取一
条最短路径，即生成该次对抗阶段的功率分配策略；对抗模块，用于根据所述功率分配策略与干扰方进行对抗，并根据对抗结果计算第一参数以及第二参数；参数选择模块，用于根据更新算法选择所述第一参数或者第二参数作为奖励对所述图结构中边的权重进行更新，作为损失对所述更新算法进行更新；更新对抗模块，用于在下一轮次的对抗阶段中，根据各所述边更新后的权重计算相关节点的选取概率以得到该轮次对抗阶段的功率分配策略，并根据该轮次对抗结果重新计算第一参数以及第二参数，再通过更新后的更新算法重新选择第一参数或者第二参数作为奖励及损失对图结构中边的权重及更新算法进行更新。
[0012]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取抗干扰方的总功率预算以及通信信道数量；根据所述通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，所述图结构包括多个节点以及连接两个节点之间的边，各所述边表示不同的分配功率，并标记有相应的权重，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在所述图结构上选取最短路径的问题；在当前轮次的对抗阶段中，根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率，再根据相关节点的选取概率选在所述图结构中取一条最短路径，即生成该次对抗阶段的功率分配策略；根据所述功率分配策略与干扰方进行对抗，并根据对抗结果计算第一参数以及第二参数；根据更新算法选择所述第一参数或者第二参数作为奖励对所述图结构中边的权重进行更新，作为损失对所述更新算法进行更新；在下一轮次的对抗阶段中，根据各所述边更新后的权重计算相关节点的选取概率以得到该轮次对抗阶段的功率分配策略，并根据该轮次对抗结果重新计算第一参数以及第二参数，再通过更新后的更新算法重新选择第一参数或者第二参数作为奖励及损失对图结构中边的权重及更新算法进行更新。
[0013]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取抗干扰方的总功率预算以及通信信道数量；根据所述通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，所述图结构包括多个节点以及连接两个节点之间的边，各所述边表示不同的分配功率，并标记有相应的权重，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在所述图结构上选取最短路径的问题；在当前轮次的对抗阶段中，根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率，再根据相关节点的选取概率选在所述图结构中取一条最短路径，即生成该次对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.卫星通信功率资源在线分配方法，其特征在于，所述方法应用于抗干扰方在总功率约束下与干扰方进行多轮次对抗的场景下，所述方法包括：获取抗干扰方的总功率预算以及通信信道数量；根据所述通信信道数量以及总功率预算构建有向无环的图结构，所述图结构包括多个节点以及连接两个节点之间的边，各所述边表示不同的分配功率，并标记有相应的权重，将每次对抗阶段对各信道进行功率分配的问题转化为在所述图结构上选取最短路径的问题；在当前轮次的对抗阶段中，根据各所述边的权重计算相关节点的选取概率，再根据相关节点的选取概率选在所述图结构中取一条最短路径，即生成该次对抗阶段的功率分配策略；根据所述功率分配策略与干扰方进行对抗，并根据对抗结果计算第一参数以及第二参数；根据更新算法选择所述第一参数或者第二参数作为奖励对所述图结构中边的权重进行更新，作为损失对所述更新算法进行更新；在下一轮次的对抗阶段中，根据各所述边更新后的权重计算相关节点的选取概率以得到该轮次对抗阶段的功率分配策略，并根据该轮次对抗结果重新计算第一参数以及第二参数，再通过更新后的更新算法重新选择第一参数或者第二参数作为奖励及损失对图结构中边的权重及更新算法进行更新。2.根据权利要求1所述的卫星通信功率资源在线分配方法，其特征在于，根据各对抗阶段的功率分配策略进行计算，得到分配到各对抗阶段的阶段功率预算；在各对抗阶段对所有在前的阶段功率预算进行累积，以计算剩余的总功率预算；若所述剩余的总功率预算小于每次对抗阶段中抗干扰方能够使用的最大资源预算，则将剩余的总功率预算作为当前对抗阶段的阶段功率预算，在所述图结构中选取相应的一条路径，即分配策略，与干扰方进行对抗，之后结束与干扰方的对抗。3.根据权利要求2所述的卫星通信功率资源在线分配方法，其特征在于，所述图结构包括多层节点，其中，第0层和第N层只有一个节点，分别为路径的起始点和终点，并且所述起始点位于图结构的左上角，所述终点位于图结构的右下角；位于所述第0层和第N层之间的中间层均包括数量相同的多个节点；各层中的所有节点均与下一层节点中处于正下方节点以及靠右侧的所有节点具有连接边。4.根据权利要求3所述的卫星通信功率资源在线分配方法，其特征在于，所述 N的取值由所述通信信道数量决定；所述中间层的节点数量由每次对抗阶段中抗干扰方能够使用的最大资源预算决定。5.根据权利要求4所述的卫星通信功率资源在线分配方法，其特征在于，所述根据各所述边的权重计算相关节点的选取概...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少飞，邹明我，苏小龙，苏炯铭，刘鸿福，吉祥，石泉，马骜，冯俊侨，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：