基于GA遗传优化的最优阈值计算认知异构网络(CHN)能量检测算法matlab仿真

48 阅读2分钟

1.算法运行效果图预览

(完整程序运行后无水印)

1.jpeg

2.jpeg

3.jpeg  

2.算法运行软件版本

matlab2022a

 

3.部分核心程序

(完整版代码包含详细中文注释和操作步骤视频)

  `MAXGEN = 100;

NIND   = 500;

Nums   = 1;

Chrom  = crtbp(NIND,Nums*10);

 

 

%sh

Areas = [];

for i = 1:1

    Areas = [Areas,[-120;120]];%卷积核

end

 

 

 

FieldD = [rep([10],[1,Nums]);Areas;rep([0;0;0;0],[1,Nums])];

 

gen   = 0;

Js    = 0.5*rand(NIND,1);

Objv  = (Js+eps);

gen   = 0;

 

while gen < MAXGEN

      gen

      Pe0 = 0.999;

      pe1 = 0.001;

 

      FitnV=ranking(Objv);   

      Selch=select('sus',Chrom,FitnV);   

      Selch=recombin('xovsp', Selch,Pe0);  

      Selch=mut( Selch,pe1);  

      phen1=bs2rv(Selch,FieldD);  

 

      for a=1:1:NIND 

          X           = phen1(a,:);

          %计算对应的目标值

          [epls]      = func_obj(X);

          E           = epls;

          JJ(a,1)     = E;

      end

     

      Objvsel=(JJ);   

      [Chrom,Objv]=reins(Chrom,Selch,1,1,Objv,Objvsel);  

      gen=gen+1;

 

 

      Error2(gen) = mean(JJ);

end

figure

plot(Error2,'linewidth',2);

grid on

xlabel('迭代次数');

ylabel('遗传算法优化过程');

legend('Average fitness');

 

 

[V,I] = min(JJ);

X     = phen1(I,:);

 

save RGA.mat`

4.算法理论概述

       在认知异构网络(CHN)中,准确且高效地检测主用户信号的存在与否至关重要,这直接关系到次用户能否合理利用频谱资源,避免对主用户造成干扰。能量检测算法作为一种常用的频谱感知方法,其性能在很大程度上依赖于所选取的检测阈值。基于 GA 遗传优化的最优阈值计算方法为解决这一问题提供了有效的途径,它通过模拟生物进化过程,在复杂的参数空间中搜索出能使能量检测算法性能达到最优的阈值。

 

       认知异构网络由不同类型的接入技术、网络节点以及频谱资源构成。通常包含授权的主用户(Primary User,PU)和未授权的次用户(Secondary User,SU)。主用户拥有频谱的优先使用权,次用户需要在不干扰主用户通信的前提下伺机接入频谱。网络中的基站、接入点以及用户终端等设备在不同频段、不同传输特性下交互协作,形成一个多层次、多模式的通信架构。

 

image.png

 

       相较于传统的固定阈值或基于经验选取阈值的能量检测方法,基于 GA 遗传优化的算法能够自动适应复杂多变的 CHN 环境。它通过不断进化搜索,考虑到不同噪声水平、主用户信号强度变化等因素,找到使检测性能最优的阈值,有效提高频谱感知的准确性。

 

       GA 算法具有较强的全局搜索能力,能在较大的阈值取值范围内探索,避免陷入局部最优解,从而为能量检测提供更可靠的阈值设置,提升整个认知异构网络的频谱利用效率和通信质量。