[發(fā)明專利]一種全雙工認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動(dòng)態(tài)頻譜訪問方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011630282.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112821969B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦航;楊強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/382
• 分類號(hào): H04B17/382;H04L5/14
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

1.一種全雙工認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動(dòng)態(tài)頻譜訪問方法，其特征在于，包括：

建立雙信道射頻前端、頻譜感知模塊和認(rèn)知引擎模塊，所述射頻前端包括全雙工操作和控制；

使用時(shí)隙策略，將時(shí)間劃分為多個(gè)幀，根據(jù)每個(gè)幀中的感知結(jié)果，確定頻譜訪問狀態(tài)，并建立能量受限的底層與交織混合的數(shù)據(jù)傳輸模式；

其中，所述建立能量受限的底層與交織混合的數(shù)據(jù)傳輸模式包括：

次用戶在每個(gè)頻帶以混合模式傳輸，若檢測(cè)到主用戶處于活動(dòng)狀態(tài)，則次用戶以底層模式傳輸數(shù)據(jù)，若檢測(cè)到主用戶處于非活動(dòng)狀態(tài)，則次用戶完全接管頻帶，并以交織模式傳輸數(shù)據(jù)；

獲取數(shù)據(jù)感知階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的能量消耗及感知采樣；

分別計(jì)算不同模式下錯(cuò)誤報(bào)警和沖突檢測(cè)的概率；

建立全雙工的離散四狀態(tài)馬爾可夫轉(zhuǎn)移模型；

將有限能量分配給感知過程和傳輸過程，最大化流量；

根據(jù)有限感知樣本，窮舉得到最優(yōu)解，以得到頻譜訪問結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述頻譜感知模塊包括：

在每個(gè)信道中執(zhí)行頻譜感知，將感知結(jié)果合并，覆蓋給定的寬帶；

在信道中收集多個(gè)樣本，針對(duì)每個(gè)信道，以頻點(diǎn)大小計(jì)算功率譜密度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取數(shù)據(jù)感知階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的能量消耗及感知采樣包括：

在感知采樣狀態(tài)下，不同天線的感知采樣信號(hào)服從獨(dú)立的零均值對(duì)稱復(fù)正態(tài)分布；不同天線的感知采樣信號(hào)獨(dú)立同分布，能量統(tǒng)計(jì)具備形狀參數(shù)和在尺度參數(shù)的伽馬分布。

其中，主用戶和次用戶的四種狀態(tài)包括：主用戶處于非活動(dòng)狀態(tài)，次用戶在底層模式；主用戶處于非活動(dòng)狀態(tài)，次用戶在交織模式；主用戶處于活動(dòng)狀態(tài)，次用戶在底層模式；主用戶處于活動(dòng)狀態(tài)，次用戶處于交織模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別計(jì)算不同模式下錯(cuò)誤報(bào)警和沖突檢測(cè)概率包括：

結(jié)合接收器個(gè)數(shù)，獲得能量統(tǒng)計(jì)的聯(lián)合概率密度函數(shù)，根據(jù)底層模式的距離閾值和交織模式的距離閾值，使用能量檢測(cè)器獲得平均能量統(tǒng)計(jì)；

利用中心極限定理精確近似平均能量統(tǒng)計(jì)的概率密度函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立全雙工的離散四狀態(tài)馬爾可夫轉(zhuǎn)移模型包括：

按照次用戶處于交織或底層模式，主用戶處于活動(dòng)或非活動(dòng)狀態(tài)，得到四種狀態(tài)下的馬爾可夫轉(zhuǎn)移過程；

其中，平均流量根據(jù)錯(cuò)誤報(bào)警流量和沖突檢測(cè)流量計(jì)算得到，并隨著頻譜中缺乏或存在主用戶而發(fā)生概率變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將有限能量分配給感知過程和傳輸過程，最大化流量包括：

將有限的能量分配給感知過程和傳輸過程，結(jié)合錯(cuò)誤報(bào)警和沖突檢測(cè)的概率，將優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)設(shè)為次用戶底層模式和次用戶交織模式下最大化平均流量，約束條件設(shè)為錯(cuò)誤報(bào)警、沖突檢測(cè)與混合模式在四種情況下的概率約束。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)有限感知樣本，窮舉得到最優(yōu)解包括：

將流量表示為虛假警報(bào)與沖突檢測(cè)的概率、檢測(cè)閾值、分配功率的函數(shù)；

初始化最大平均流量及最大次用戶混合模式下的信道傳輸位數(shù)，分別在次用戶交織模式和次用戶底層模式下，獲得當(dāng)前最大流量和保存的混合模式下的信道傳輸位數(shù)。

8.一種用于全雙工認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的混合動(dòng)態(tài)頻譜訪問的裝置，其特征在于，包括：

構(gòu)建單元，用于建立雙信道射頻前端、頻譜感知模塊和認(rèn)知引擎模塊，所述射頻前端包括全雙工操作和控制；

建立單元，用于使用時(shí)隙策略，將時(shí)間劃分為多個(gè)幀，根據(jù)每個(gè)幀中的感知結(jié)果，確定頻譜訪問狀態(tài)，并建立能量受限的底層與交織混合的數(shù)據(jù)傳輸模式；

獲取單元，用于獲取數(shù)據(jù)感知階段和數(shù)據(jù)傳輸階段的能量消耗及感知采樣；

計(jì)算單元，用于分別計(jì)算不同模式下錯(cuò)誤報(bào)警和沖突檢測(cè)的概率；

模型構(gòu)建單元，用于建立全雙工的離散四狀態(tài)馬爾可夫轉(zhuǎn)移模型；

分配單元，用于將有限能量分配給感知過程和傳輸過程，最大化數(shù)據(jù)流量；

求解單元，用于根據(jù)有限感知樣本，窮舉得到最優(yōu)解，以得到頻譜訪問結(jié)果。