[发明专利]基于布谷鸟搜索算法的星地认知系统频谱接入方法

摘要

基于布谷鸟搜索算法的星地认知系统频谱接入方法，涉及一种频谱接入方法。本发明是为了解决现有的接入方法搜索速度较慢的问题。本发明基于星地共享频谱网络结构，将可用频谱资源划分为多个子信道，认知用户通过改进的布谷鸟搜索算法对未占用子频段进行快速搜索，动态跳频到未占用频段进行二次利用，并结合动态适应布谷鸟搜索算法的步长控制量α和布谷鸟蛋被宿主鸟发现的概率Pa，不仅可以增加对未占用频段的捕获概率，还可以真正降低多余搜索和提高搜索速度，同时避免算法陷入局部最优解和保证搜索算法收敛速度的提高。本发明适用于通信领域的频谱接入过程。

主权项

1.基于布谷鸟搜索算法的星地认知系统频谱接入方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建星地认知网络模型：将地面固定业务用户作为主用户，将固定地面站作为认知用户，认知用户的上行链路作为感知链路，认知用户的下行链路作为反馈链路；CR感知模块放置在主用户的接收端，CR感知模块对主用户信道进行监测，并将感知结果通过反馈链路反馈给认知用户的发送端；步骤2、将主用户的可共享授权频段划分为M个窄子信道，Si为第i个子信道，b为单个子信道的带宽；步骤3、采用改进型布谷鸟搜索算法对主用户的子信道的位置进行搜索，并通过能量检测算法对搜索到的子信道状态进行检测，确定没有被占用的子信道进行通信；具体过程如下：步骤3.1、首先将主用户总的可共享频段划分后的M个子信道作为M个备选的鸟巢；设定子信道状态转移概率Pa的初始值和步长控制量α的初始值；并设定当前迭代代数Titer和最大迭代代数Tmax；步骤3.2、判断Titer和Tmax的大小；如果Titer小于Tmax则执行步骤3.3，否则，结束搜索；步骤3.3、当前迭代周期内，先根据莱维飞行选择一个子信道Sj，Ns为一次迭代中搜索到未占用信道的搜索次数，每执行一次搜索，Ns的值增加一次，并计算这个子信道的适应度值Fj；执行步骤3.4；步骤3.4、判断子信道Sj的适应度值Fj和适应度门限值Fthr大小；如果子信道Sj的适应度值Fj大于适应度门限值Fthr，则说明该子信道未被主用户占用，则执行步骤3.6；如果子信道Sj的适应度值Fj小于等于适应度门限值Fthr，则说明该子信道被主用户占用，则执行步骤3.5；步骤3.5、选择上一次迭代周期的最佳子信道作为当前迭代周期的子信道Si，令Ns的值增加一次，计算子信道Si当前的适应度值Fi；判断子信道Si的适应度值Fi与适应度门限值Fthr的大小；如果子信道Si的适应度值Fi大于适应度门限值Fthr，则将当前的子信道Si标记为当前迭代周期的最佳子信道，并执行步骤3.6；如果Fi小于等于Fthr，则根据莱维飞行搜索其他子信道，即更新子信道Si的位置，每执行一次搜索，Ns的值增加一次，直到找到未被占用的子信道Si；步骤3.6、将子信道Sj的适应度值Fj与作为最佳子信道的子信道Si的适应度值Fi进行比较，判断适应度值Fj和适应度值Fi大小，如果Fj大于Fi，则将子信道Sj替代子信道Si成为当前迭代周期内的最佳子信道；如果Fj小于等于Fi，则仍然将子信道Si作为当前迭代周期内的最佳子信道；执行步骤3.7；步骤3.7、找到最佳子信道之后，记录当前最优解，认知用户可动态跳频到该子信道进行通信，同时令Titer＝Titer+1、Ns＝0，更新主用户信道状态，改变步长控制量α和子信道状态转移概率Pa；并返回步骤3.2准备进入下一个迭代周期。