[发明专利]一种联合探测及通信系统中的鲁棒频谱共享方法

说明书

本发明涉及一种联合探测及通信系统中的鲁棒频谱共享方法，属于雷达及通信联合探测以及频谱共享技术领域。在已知雷达系统和LTE两者的工作范围以及次级用户干扰大小的情况下，确定联合探测系统六个决策变量，并随机生成一组个体并建立目标函数；对个体进行非支配排序和拥挤度计算；通过二进制交叉和多项式变异更新个体的决策变量取值及其目标函数值，再进行非支配排序，淘汰性能较差的个体，形成精英种群；对此精英种群重复迭代，统计各个决策变量的出现频率，根据该频率给出决策变量取值，并实现频谱分配。所述方法在计算复杂度可控的情况下，通过路径损耗中引入随机变量，使探测及通信性能维持在高水准，使得最优解的拟合速度显著提升。

技术领域

本发明涉及一种联合探测及通信系统中的鲁棒频谱共享方法，属于雷达及通信联合探测以及频谱共享技术领域。

背景技术

随着5G时代的到来，越来越多的无线通信设备投入使用，各种数据流和业务对频谱资源的需求不断扩大，然而频谱资源的总量是一定的，这就使得确保用户频谱接入的问题成为日益严峻的挑战。我国的频谱资源分配机制是由政府相关部门直接向运营商进行授权，将特定的频段分配出去。

然而，尽管频谱资源非常紧张，但整体频谱的利用率却不高，因为固定的频谱分配策略使得该段频谱只能是授权用户使用，但并不是每个用户都有时刻传输信息的需要。为了应对这种频率资源紧张，但实际频带利用率不高的局面，频谱共享技术得以发展和应用。

频谱共享技术是在已有授权的主用户优先使用频带的前提下，次要用户按照一定规则动态接入空闲频谱，与主要用户共享频谱。但次要用户的存在不能影响主要用户的正常工作，次要用户对主要用户的干扰应该限定在一定范围内，以此来提高频谱利用率。

频谱共享技术主要可以分为衬垫式频谱共享和覆盖式频谱共享。衬垫式频谱共享是指次要用户接入频带时，可以与主要用户占用同一频段，主用户相当于将次要用户的信号当做噪声来处理；覆盖式频谱共享是指，次要用户感知到空闲频带即可接入，但是一旦次要用户感知到主用户重新占用该频道，次要用户就必须及时退出，等次要用户感知到这个频段再次变为空闲状态后，次要用户才可以继续占用。

现有的在联合探测及通信系统下的频谱共享方法在具有次级干扰用户干扰的情况下，对于频谱资源分配难以达到雷达信干比和通信系统容量的同时优化，因此非常需要研究一种有效的频谱分配方法，使得联合探测及通信系统的雷达信干比和通信容量达到最佳。

发明内容

本发明的目的是针对现有联合探测及通信系统中的频谱共享方法在具有次级用户干扰的情况下会有雷达信干比及通信容量难以通过频谱分配达到两者最佳的技术缺陷，提出了一种联合探测及通信系统中的鲁棒频谱共享方法。

本发明的核心思想为：在已知雷达系统和LTE两者的工作范围以及次级用户干扰大小的情况下，确定联合探测系统六个决策变量，并随机生成一组个体并建立目标函数；对个体进行非支配排序和拥挤度计算；通过二进制交叉和多项式变异更新个体的决策变量取值及其目标函数值，再进行非支配排序，淘汰性能较差的个体，形成精英种群；对此精英种群重复迭代，统计各个决策变量的出现频率，根据该频率给出决策变量取值，并实现频谱分配。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

所述鲁棒频谱共享方法依托的系统包括移动目标User₀、雷达User₁、LTE基站User₂以及LTE移动端User₃；下标0、1、2、3分别对应4类不同用户；

所述联合探测及通信系统中的鲁棒频谱共享方法，包括如下步骤：

步骤1、分别设定雷达天线增益、LTE基站天线增益、LTE移动端天线增益、迭代次数、波动次数、种群大小、路径损耗模型以及三个目标函数的边界条件，并设定六个决策变量及工作范围；