基于改進人工蜂群算法的認知無線電功率控制問題設計與實現

陳玲玲　楊浩然　馮琦　金小杭　張慧穎

摘要：為了提高頻譜利用率，本文在下墊式認知無線電網絡下提出了主次用戶共享功率控制模型。在滿足服務質量前提下，本文提出一種基于改進人工蜂群算法。MATLAB仿真結果表明，該算法可以獲得最小化次用戶發射功率。通過與傳統人工蜂群算法比較，其收斂速度更快，獲得的發射功率更小，對主用戶的干擾更小。

關鍵詞：認知無線電;改進人工蜂群算法;功率控制

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0141-02

0 引言

隨著通信技術的快速發展，無線用戶對于頻譜的需求日益增多，從而導致可用頻譜資源非常緊缺。因此如何有效地提高無線頻譜資源和授權頻段的頻譜使用率成為目前需要解決的重要課題。

1 系統模型

在分布式頻譜共享的認知無線電功網絡中，為了使最大化頻譜利用率和用戶網絡增益，則必須盡可能的降低所有次用信號發射器的傳輸功率，同時滿足次用戶干擾功率總和、最小信噪比約束和次用戶傳輸功率范圍約束以及動態的信道增益。其對應的功率優化問題如下：

3 仿真結果

利用MATLAB建立仿真場景，模擬認知無線電頻譜分配，將改進人工蜂群算法優化認知無線電功率控制問題，并與傳統人工蜂群算法進行對比。仿真結果如下圖所示。從圖1到圖2可以看出：兩種算法通過迭代尋優后獲得的總次用戶傳輸功率均低于系統允許的最大傳輸功率。動態人工蜂群算法通過不斷的迭代尋優后收斂平穩且接近于0.13，而人工蜂群算法優化認知無線電問題總平均傳輸功率收斂于0.5。動態人工蜂群算法總次用戶傳輸功率低于人工蜂群算法總次用戶傳輸功率。因此從能量消耗的角度，改進的人工蜂群算法優于傳統人工蜂群算法。

4 結語

在認知無線電頻譜分配問題中，為了滿足干擾功率，信噪比和次用戶傳輸功率范圍約束條件下，提出動態人工蜂群算法控制認知用戶功率，獲得最小的次用戶傳輸功率目標。通過MATLAB仿真實驗并與傳統人工蜂群算法進行比較，驗證了該算法具有較好的收斂速度，且在頻譜分配優化問題中主次用戶可獲得更高的信噪比。

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