[发明专利]一种认知无线电网络的能效提升方法

说明书

本发明属于认知无线电网络的频谱感知领域，具体涉及一种在频谱感知过程中应用基于反向学习和混沌搜索的改进的头脑风暴优化方法提升次用户的能量传输效率的认知无线电网络的能效提升方法。本发明包括：设置能量传输效率；随机初始化N个感知时间集合，根据能量传输效率模型得到N个个体的适应度；迭代次数t的初始值设为0，最大迭代次数为T_max；可行感知时间集合中的N个个体分组成M类；根据能效函数对N个个体进行评估。本发明在头脑风暴优化方法个体更新方式的基础上，添加反向学习和混沌搜索两种个体更新方式，提高全局搜索能力，从而避免陷入局部最优，快速有效地寻找到最优感知时间，提升次用户能量传输效率。

技术领域

本发明属于认知无线电网络的频谱感知领域，具体涉及一种在频谱感知过程中应用基于反向学习和混沌搜索的改进的头脑风暴优化方法提升次用户的能量传输效率的认知无线电网络的能效提升方法。

背景技术

目前，在无线应用领域，频谱资源稀缺，但是频谱的平均利用率却非常低。作为一种提高频谱资源利用率的技术，认知无线电网络近年来已成为通信领域的研究热点。在实际中，认知无线电网络的次用户通常由电池提供能量来驱动节点工作，然而电池电量经常难以及时补充，所以能量受限是认知无线电网络中值得研究的一个关键问题。

一般的能量传输效率优化问题是一个多维优化问题，通过通信系统的动态控制方式在一些限制条件(功率、误码率等)下提高能量传输效率。通常来说，以传输单位比特的数据所消耗的能量或者每焦耳能量所传输的数据作为衡量能量传输效率高低的标准，以确定传输方式。目前，国内外在提升能量有效性上应用最为广泛的方法为基于物理层信号检测方法，分别从检测门限、感知时间以及参与协作感知的次用户数量方面进行了研究。在分析感知时间对能量有效性影响的过程中，通过能量传输函数对感知时间变量求导，发现能量传输效率在感知周期内呈现先增大后减小的趋势，因此至少存在一个最优的感知时间，可使次用户的能量传输效率达到最优。通过不同的感知功率消耗、传输功率消耗、空载功率消耗对最优感知时间的影响，结果显示认知用户可以通过选择适当的感知时间和总时间长度以提高能量传输效率。

在分析次用户感知时间对能量有效性的影响过程中，对感知时间多为直接设定，或者通过感知时间递增步长的方法来确定。例如，有人提出一种基于跨层设计的能效优化方法，通过联合优化感知时间和接入概率，使次用户的能量有效性得到提高，但是，在此方法中，关于感知时间的优化是设定初始感知时间接近于零，通过递增步长增加感知时间，直到找到最优解。其中，递增步长的设定对于结果有着关键作用，步长太大，则不容易找到精确的最优解，步长太小，则容易陷入局部最优。直接设定的方法很难确定最优感知时间，感知时间递增的方法很难找到精确最优解或者近似最优解，这些方法在可靠性和有效性方面难以平衡。