[发明专利]基于电磁屏障的卫星通信动态频谱接入方法

权利要求书

1.基于电磁屏障的卫星通信动态频谱接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立低轨道卫星对抗场景，在该对抗场景中包括蓝队和红队，分别用BT和RT表示，分析对抗场景中BT和RT受扰情况，并从吞吐量角度分析BT和RT的优化目标；

步骤2：基于步骤1的分析，运用博弈论方法将优化目标转化为效用函数，并将BT和RT的通信对抗过程建模为Stackelberg博弈框架，证明在Stackelberg博弈框架内的两个子博弈都是精确的势博弈，并且存在Stackelberg均衡解；

步骤3：利用分布式分层对抗信道选择算法求解Stackelberg均衡解，在求解过程中BT和RT找到各自的最大效用，实现信道通信选择。

2.根据权利要求1所述的基于电磁屏障的卫星通信动态频谱接入方法，其特征在于，步骤1的具体过程如下：

(1)在低轨道卫星对抗场景中，BT成员表示为N_b＝{1，2，…N，N+1}，其中，第N+1个索引表示干扰卫星，BT的卫星用户每一时隙只能选择一个信道进行通信，他们选择的信道集表示为A_b，即其中表示BT干扰卫星选择的信道集合，电磁屏障干扰卫星每一时隙可以选择多个信道，干扰信道集表示为RT成员表示为M_r，其中，M_r＝{1，2，…M}，RT卫星用户每个时隙只能选择一个信道，他们选择的信道集合表示为A_r，即A_r＝{a₁，a₂，…，a_m}；BT和RT的可用信道分别为C_b和C_r，假设C_b＝C_r＝C，则BT和RT会采取有利的信道选择策略来减少干扰；

(2)分析BT和RT的受扰情况，其中，BT受到BT其他成员的队内互扰和RT的队外互扰；RT受到RT其他成员的队内互扰、BT的队外互扰和BT的电磁屏障的恶意干扰，这三种干扰均为同信道干扰；

考虑低轨卫星的通信场景，节点和节点之间的信道增益考虑自由空间路径损耗，具体来说

其中，d_x，y表示是x到y节点的距离，f表示频率，c表示光速，α表示路径损耗系数，表示衰落系数；

(3)从吞吐量的角度出发分析单个成员的优化目标

BT的优化目标

BT中某用户n的吞吐量表示为

T(n)＝B·log₂(1+SINR(n)) (2)

其中，B表示带宽，SINR(n)表示用户n的信干噪比，具体可以表示为：σ是高斯噪声，D(n)是用户n受到的加权聚合和干扰，其表达为

其中，{N_b|n}表示从N_b中移除n，P_s表示中BT中用户s的传输功率，P_m是RT中某用户m的发射功率，f(a_x，a_y)表示节点x和y是否在相同的时隙中选择相同的信道，表示为

则BT中用户受到的期望加权聚合干扰表示为U_n，

其中，P_n表示权重；通过最小化期望加权聚合干扰来实现有效的频谱接入，则BT的优化目标可以表示为

P1：

RT的优化目标

与BT类似，RT中用户m的吞吐量表示为

T(m)＝B·log₂(1+SINR(m)) (7)

其中，SINR(m)具体可以表示为

由于RT中每个用户会受到三方面的干扰威胁，则用户m受到的加权聚合和干扰为

其中，P_v表示卫星v的发射功率，P_N+1表示BT电磁屏障干扰机的干扰功率；

则RT中用户受到的期望加权聚合干扰表示为，其表示为U_m

其中，P_m表示权重；

RT的优化目标表示为

P2：