[發明專利]認知無線網絡機會頻譜接入方法

有效

• 申請號: 201310253013.5
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103327503A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 黃靖;馮心欣;孫高飛;甘小鶯;劉靜;王新兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W74/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體地，涉及一種認知無線網絡機會頻譜接入方法。

背景技術

一方面隨著無線電的廣泛使用，頻譜的占用使得頻譜資源愈加寶貴。另一方面隨著不斷發展的無線電技術給移動用戶提供了更加靈活的接入方式。在認知無線網絡中，一般分為頻帶擁有者（例如各電信運營商），主用戶（PU）和二級用戶（SU）。主要用戶為授權用戶，能夠隨時地接入信道而不會受到任何干擾。二級用戶為非授權用戶并沒有接入和服務質量保證，但是擁有更大的靈活性選擇不同的運營商接入。因此基于認知無線電技術，各電信運營商在頻段閑暇時把未被占用的頻段提供給二級用戶使用。

近年來，人們對信道狀態信息未知條件下的頻譜接入技術進行了深入的研究。經對現有技術文獻的檢索發現，Lai和Robbins在1985年Advances?in?Applied?Mathematics上發表了“Asymptotically?Efficient?Adaptive?Allocation?Rules”(漸進有效的適應性分配方法)。該文中作者提出了Multi-Armed?Bandit模型，用戶有多個arm可以選擇，每個arm在不同時間的收益是符合某種概率分布的獨立同分布隨機變量，并且作者提出了使單用戶收益最大的Lai-Robbins策略。Qin?Zhao?2010年在IEEE?Transactions?on?Signal?Processing?Areas發表了“Distributed?Learning?in?Multi-Armed?Bandit?with?Multiple?Players”（多用戶Multi-Armed?Bandit問題的分布式學習算法）。該文作者將Lai-Robbins策略拓展成了分布式的多用戶學習策略，使系統獲得最大收益。

在認知無線網絡中，我們可以采用Multi-Armed?Bandit模型來分析頻譜接入技術。通過將信道信息未知的各個信道建模為統計信息不同的arm。用戶可以按照上述策略在每個時刻選擇一個arm，使自己能獲得最大的收益。這樣可以解決在信道信息未知時的頻譜接入問題。

但是上述技術中沒有考慮過用戶在不同arm之間切換時的開銷所造成的用戶收益的損失。具體說來，在認知無線網絡中，當二級用戶切換接入的信道時，會有額外的能量消耗和時間延遲，從而導致用戶收益的降低。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種認知無線網絡中，考慮信道切換開銷條件下多個異構未知信道的頻譜接入技術。該策略基于Lai-Robbins策略，通過提前采樣的概念，降低用戶切換信道的次數，進而降低二級用戶的收益損失。本發明提出的策略為Reducing?Switch?with?Advanced?Play（通過提前采樣減少切換）策略，以下簡稱為RSAP策略。

根據本發明的一個方面，提供1、一種認知無線網絡機會頻譜接入方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：依次在認知無線網絡的每個信道上連續接入預先設定的時長M，統計二級用戶在各個信道上收益的總和，所述認知無線網絡為多個未知信道和單個二級用戶構成，初始化提前采樣長度K，虛擬時間s=1，時間T=1，二級用戶在虛擬時間s內在信道n上獲得的總收益用S_n,s表示，二級用戶在虛擬時間s內接入信道n的次數用τ_n,s表示，用戶在虛擬時間s內接入信道n的虛擬次數用表示；

第二步：根據接入信道的歷史記錄計算當前時刻二級用戶應該接入的信道，

根據歷史記錄找出目前平均收益最大的信道，其中為用戶在信道n上的收益的平均值，找到當前時刻的備選信道r_s=s||N=smodN+1，如果則二級用戶應該接入的信道為n=l_s，否則二級用戶接入的信道n為n=r_s，其中根據如下定義算出：