[發明專利]一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法

在審

• 申請號: 202211265989.X
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN115551110A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 沈源;郭藝東;李成冉;房婷;宮傲宇;張一晉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W72/04
• 代理公司: 南京鼎傲知識產權代理事務所(普通合伙) 32327
• 代理人: 劉藹民

本發明公開了一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法。本方案中，認知用戶均可獨立地對信道進行觀測從而獲得當前時隙對活躍認知用戶數量的最新估計，在授權用戶未占用信道時，認知用戶根據對網絡觀測得到的活躍認知用戶數量置信狀態分布，在多包接收機制下確定使得當前期望獎勵最大化的接入概率。對于認知用戶，其數據包到達概率符合二項分布，具有嚴格的傳輸時限，系統使用應答與重傳機制，接收者具有多包接收能力(即能同時成功接收多個數據包)。一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法同時給出了接入概率計算方法，在保證較低計算復雜度的同時，可以使得網絡可靠性接近理論最優可靠性。

技術領域

本發明屬于無線網絡通信技術領域，具體為一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法。

背景技術

隨著無線通信技術的迅速發展，頻譜資源日漸緊缺。此外，對目前頻譜實際利用率的調查研究表明，整個無線頻譜的利用率十分低下，這是由于目前頻譜分配與共享方式以靜態共享為主，即分配固定頻段給特定用戶使用，導致頻譜資源利用率較低。認知無線電是近年來無線通信領域的一個熱點技術，它的提出即是為了解決頻譜資源利用率低的問題，它允許原授權頻段系統開放該頻譜資源,使得其他系統在不影響授權用戶正常使用信道的情況下機會式地使用該頻段，受到各國政府、國際標準組織的重視。目前，國際電聯(ITU)、國際電子工程師協會、軟件無線電論壇(SDR)、美國聯邦通信委員會(FCC)等組織和政府機構都在積極研究、制定相應的動態頻譜共享標準，以規范認知無線電、認知網絡等頻譜共享技術所應遵循的工業規范。認知用戶通過對頻譜的監聽與觀測，了解頻譜的資源狀態，從而獲得機會共享該頻譜。典型的系統如：IEEE802.22WRAN是對電視廣播頻段的機會共享。隨著軟硬件對無線信號處理能力的增強，眾多協議的物理層已具備多包接收能力，但目前仍然缺少針對認知用戶在嚴格傳輸時限與多包接收場景下高效且可靠的自適應接入策略。

發明內容

本發明旨在提供一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法，為多包接收機制下的通信系統提供使得可靠性接近最優的接入概率策略，且在計算復雜度方面具有突出的優點。

實現本發明目的的技術方案為：一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法，其特征在于，具體步驟為：

S1：確定部分可觀測馬爾科夫決策過程的參數，所述相關參數包括：認知用戶數量N，描述在時隙t的活躍認知用戶數量為n_t，授權用戶占用信道狀態c_t，將n_t與c_t共同作為系統狀態s_t，認知用戶置信狀態b_t，認知用戶采取的動作p_t。描述在時隙t，系統處于狀態s_t＝s，認知用戶采取動作p_t＝p，當時隙到達t+1，系統處于s_t+1＝s′的狀態轉移概率f_t(s′,s,p)。描述在時隙t，認知用戶的觀測結果o_t。描述在時隙t，系統處于狀態s_t＝s，認知用戶采取動作p_t＝p，在下一時隙，系統狀態處于s_t+1＝s′，認知用戶在時隙t取得觀測結果o_t＝o的概率v_t(o,s′,s,p)，描述認知用戶在每個超幀起始時刻生成數據包的概率g。認知用戶內部運行步驟跳轉至S2。

S2：描述一種傳輸時限通信場景下的認知用戶自適應接入方法的相關參數包括：超幀內時隙數D，信道多包接收能力m；認知用戶在t＝0時所保持的置信狀態b₁，系統運行步驟跳轉至S3；

S3：認知用戶設置當前時隙為t＝t+1，在時隙t開始時刻，認知用戶對信道進行載波偵聽，得到偵聽結果c_t，認知用戶根據不同的偵聽結果，決定是否依據自身對活躍認知用戶的最新置信狀態估計b_t采取使得立即獎勵r_t(b,c,p)最大的接入概率p_t對數據包進行發送。認知用戶內部運行步驟跳轉至S4；