[发明专利]基于差分进化算法的认知无线网络的时间和功率分配方法

摘要

本发明给出了一种基于差分进化算法的认知无线网络的时间和功率分配方法。该方法采用差分进化算法，通过不断地变异、交叉操作形成临时种群，根据贪婪法则，通过选择操作，比较临时种群中个体的目标函数值与其对应的当前种群中个体的目标函数值；当临时种群个体的目标函数值大，则代替对应个体进入下一代种群，反之，则保留当前种群的个体。在达到最大进化代数G之前，种群需要循环进行变异、交叉、选择操作，最终构成最优种群，搜索到最优的时间分配值，计算出最佳发射功率使认知用户的效用函数达到最大值。本发明能够有效提高认知用户的吞吐量以及认知无线网络的频谱利用率和能量效率。

主权项

1.一种基于差分进化算法的认知无线网络的时间和功率分配方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1)在时间t₁内主用户向认知用户发射射频信号，认知用户从主用户PT发射的射频信号中采集能量，储存在自己的超级电容里；第k个认知用户的能量采集效率为ξ_k，P_a是主用户源节点PT的发射功率，是PT到第k个认知用户的信道增益，第k个认知用户采集到的能量E_k为：步骤2)在时间t₂‑t₃内，主用户目的节点PR收到来自PT和中继转发节点ST_k的信息；PT到PR的信道增益是噪声增益是N₀，目的节点PR收到来自源节点PT的信噪比为：同时，主用户选择作为ST_k自己的最佳中继转发点，在时间t₃内，认知用户ST_k协助PT向PR传送信息；认知用户ST_k的发射功率是到PR的信道增益是PR通过中继转发收到的信噪比为：PR接收到的总信噪比为：PR的总信噪比要大于认知无线电网络系统所规定的门限值SNR_th；步骤3)在时间t₄内，主用户提供空闲频段给认知用户ST_k，ST_k向对应的目的节点SR_k传送信息；认知用户的发射功率依旧保持在ST_k→SR_k链路的信道增益是SR_k接收的噪声是高斯白噪声，噪声功率是N₀；节点SR_k接收到的信噪比是：在t₃到t₄的时间内，认知用户ST_k将采集到的能量全部用完，认知用户ST_k的效用函数U_k是B是通信信道的信道带宽；此效用函数的表达式作为自适应差分进化算法的目标函数；步骤4)认知无线网络运用自适应差分进化算法对一个时隙的时间分配进行优化，来实现效用函数的最大化，具体如下：认知无线电网络根据自身各链路的信道情况，以及认知用户能量采集的情况，将一个时隙的时间值看作是一个种群，一个个体t＝(t₁、t₂、t₃、t₄)；运用自适应差分进化算法，根据目标函数，不断筛选，当进化代数增加到最大进化代数时，选出使效用函数最大的时间分配，进而计算出发射功率的值，即最佳功率值。