[发明专利]一种多中继协作的认知水声系统中继选择和功率优化方法

摘要

本发明公开了一种多中继协作的认知水声系统中继选择和功率优化方法，采用中继信任因子比重加权的协作感知方法和基于DF转发协议的水声多中继选择和功率优化方法，针对水声通信中频谱资源短缺、信道衰落及时延严重的情况，构建中继信任因子评价中继性能，中继通过比重加权的方式参与协作感知，有效地提高了感知准确性。同时，在多中继协作网络中，将网络干扰限制及剩余能量纳入效用函数，从功率优化和剩余能量消耗角度考虑，基于遗传算法进行中继选择和功率优化，使网络能耗更加均衡。

主权项

一种多中继协作的认知水声系统中继选择和功率优化方法，其特征在于，所述方法中至少包含一个授权主用户基站(Primary Base Station)，一个与卫星通信的水面认知基站(CA Base Station)，K个水下认知监测节点(CA User)，K＝1，2,3，…；；每个节点负责固定海域范围内海洋环境数据收集监测，既可以作为发射节点传输数据，也可以作为中继节点参与协作通信；在传输过程中，中继节点采用半双工通信方式，协作方式采用译码转发(DF)；在第一个时隙内，第i个监测节点发送数据信号xi至中继节点；在第二个时隙内，中继成功接收后对信号进行解码，然后向水面通信基站转发经过重新编码后的信号xi,j，满足E(xi||2)＝E(xi,j||2)＝1；所述方法的具体步骤如下：步骤1，基于遗传算法初始化染色体，构建候选多中继集合C；步骤2，水面认知基站(CA Base Station)遍历候选多中继集合C1，计算每个染色体多中继组合的干扰值，剔除掉超出干扰上限的种群再次产生新的中继集合C2；Ith为认知节点对授权主用户的干扰上限；Pi是监测节点i的发射功率；Pi|hi,p|2是第i个中继节点在传输数据过程中对主用户造成的干扰；Ei为第i个中继节点的剩余能量；步骤3，通过交叉、遗传、变异对候选多中继组合种群C2进行n次迭代直至函数收敛，最终获得最优的多中继组合的染色体，水面认知基站将中继选择和功率分配信息进行广播，其中适应度为步骤4，通过步骤1、2、3后，中继节点收到水面通信基站广播信息，根据反馈信息调节参与协作的发射功率，采用最优多中继组合进行协作通信，水面通信基站接收到发送信号，监测节点完成一次信息传输；步骤5，在整个监测网络中，每个监测节点均可发送周围海洋环境信息至水面认知基站(CA Base Station)，也可作为中继参与协作通信；其它监测节点选择中继的过程重复步骤1、2、3、4，直至网络中存在死亡节点，整个网络失去监测功能。