一种认知无线电网络的动态信道接入方法技术

本发明专利技术公开了一种认知无线电网络的动态接入方法，包括确定马尔可夫决策过程的相关参数，确定传输时限下认知无线电网络的可靠性指标，进而根据最优接入概率得到近优可靠性。本发明专利技术对不同传输时限下等待数据发送的次用户数量不断变化的认知无线电网络的可靠性指标提出了一种启发式性能优化策略，为传输时限下认知无线电网络的有效实施提供帮助。认知无线电网络的有效实施提供帮助。认知无线电网络的有效实施提供帮助。

【技术实现步骤摘要】
一种认知无线电网络的动态信道接入方法


[0001]本专利技术属于无线网络通信
，具体为一种认知无线电网络的动态信道接入方法。

技术介绍

[0002]认知无线电技术能够突破传统静态频谱分配策略的局限性，是一种有效提高频谱利用率的方法，能极大地解决频谱稀缺的难题。近年来，面向传统认知无线电网络的频谱感知与动态接入策略优化已得到广泛研究，但非正交多址接入技术的发展和数据业务的传输时限使得以往策略无法适用于现代无线网络。以往的频谱接入技术大多局限于固定时限内的分析，无法灵活地适应数据业务的多变的传输时限需求。与此同时，网络中的可靠性性能逐渐成为了近年来的研究热点，以往大多数研究均假设网络中的设备采用固定的发送概率。显而易见，当网络中等待通信的设备数量与数据分组传输时限发生变化时，所述固定发送概率将难以灵活适应网络环境的变化需求，进而导致网络可靠性性能的恶化。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种认知无线电网络的动态信道接入方法，以得到不同传输时限下剩余的等待数据发送的SUs数量不断变化的认知无线电网络的近优可靠性指标。
[0004]实现本专利技术的目的的技术方案为：一种认知无线电网络的动态信道接入方法，具体步骤为：
[0005]步骤1、确定主用户(PU)在每个时隙下的状态转移概率矩阵P；
[0006]步骤2、确定马尔可夫决策过程的相关参数，所述相关参数包括：描述在时隙t的开始时刻，网络中剩余的等待数据发送的次用户(SUs)数量s
t
(n
t<br/>,v
t
,c
t
)、描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，SUs接入信道的接入概率的行为描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，网络采取行为在时隙t+1的开始时刻，网络处于状态s
t+1
(n
t+1
,v
t+1
,c
t+1
)的转移概率以及描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
)时，网络中已经成功完成数据传输的SUs数量增量期望的奖励
[0007]步骤3、利用逆向归纳法，确定网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的SUs数量增量之和的期望u
t
(s
t
)。
[0008]步骤4、根据网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的SUs数量增量之和的期望u
t
(s
t
)来确定网络的近优可靠性指标。
[0009]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：通过本专利技术能够确定不同传输时限下等待数据发送的SUs数量不断变化的认知无线电网络的近优可靠性指标，即可以使传输时限内成功完成数据传输的SUs数量与总SUs数量的比值更高，因此能够为认知无线电网络动态信道接入的有效实施提供帮助。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的流程图。
[0011]图2为实施例1中两种信道接入策略随SUS数量N变化的可靠性性能示意图。
[0012]图3为实施例1中两种信道接入策略随传输时限D变化的可靠性性能示意图。
[0013]图4为实施例1中两种信道接入策略随MPR能力γ变化的可靠性性能示意图。
[0014]图5为实施例1中两种信道接入策略随信道空闲概率π1变化的可靠性性能示意图。
具体实施方式
[0015]本专利技术中，动态信道接入方法具体为在D传输时限内，认知无线电网络中的N个SUs在任一全局超帧开始时刻均有数据发送需求，并在PU不占据信道时尝试以随机接入方式发送数据，发送一次后在下个全局超帧开始前保持安静，不使用应答机制。此时，网络中等待数据发送的SUs的数量不断减少。假设每个时隙下SUs可以观测到{未有SU通信，传输成功及对应的用户数，传输冲突}，其中观测到冲突时，就假设为γ+1个SUs参与了冲突。在每个时隙下，每个SUs进而在任一没有被PU占用的时隙t的开始时刻，以概率发送数据分组。一种认知无线电网络的动态信道接入方法，具体步骤为：
[0016]步骤1、确定主用户(PU)在每个时隙下的状态转移概率矩阵P；
[0017]步骤2、确定马尔可夫决策过程的相关参数，所述相关参数包括：描述在时隙t的开始时刻，网络中剩余的活跃次用户(SUs)数量s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)、描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，SUs接入信道的接入概率的行为描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，网络采取行为在时隙t+1的开始时刻，网络处于状态s
t+1
(n
t+1
,v
t+1
,c
t+1
)的转移概率以及描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
)时，网络中已经成功完成数据传输的设备数量增量期望的奖励
[0018]步骤3、利用逆向归纳法，确定网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的设备数量增量之和的期望u
t
(s
t
)。
[0019]步骤4、根据网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的设备数量增量之和的期望u
t
(s
t
)来确定网络的近优可靠性指标。
[0020]优选地，所述马尔可夫决策过程的相关参数的确定方法具体为：
[0021]步骤1-1、确定马尔可夫决策过程的决策时间，D为数据分组的传输时限，满足D＜∞，即有限时域马尔可夫决策过程；在该有限时域马尔可夫决策过程中，网络在时隙t＝0,1,...D-1做出决策，在时隙t＝D结束决策；
[0022]步骤1-2、确定状态s
t
∈S＝{(v
t
,n
t
,c
t
)}，满足：s
t
∈S＝{(v
t
,n
t
,c
t
)},t∈[0,D]，S为有限、离散的状态空间，N为网络中的设备数量，其中v
t
(0≤v≤V)表示猜测得到的活跃用户数，n
t
(0≤n≤N)表示真实的活跃用户数，c
t
＝0/1。本专利技术假设一开始时V＝N。
[0023]步骤1-3、确定行为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传输时限下认知无线电网络动态信道接入方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1、确定主用户(PU)在每个时隙下的状态转移概率矩阵P；步骤2、确定马尔可夫决策过程的相关参数，所述相关参数包括：描述在时隙t的开始时刻，网络中剩余的等待数据发送的次用户(SUs)数量s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)、描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，SUs接入信道的接入概率的行为描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
,c
t
)时，网络采取行为在时隙t+1的开始时刻，网络处于状态s
t+1
(n
t+1
,v
t+1
,c
t+1
)的转移概率以及描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态s
t
(n
t
,v
t
)时，网络中已经成功完成数据传输的SUs数量增量期望的奖励步骤3、利用逆向归纳法，确定网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的SUs数量增量之和的期望u
t
(s
t
)；步骤4、根据网络中时隙t至时隙D之间已经成功完成数据传输的SUs数量增量之和的期望u
t
(s
t
)来确定网络的近优可靠性指标。2.根据权利要求1所述的传输时限下认知无线电网络的动态信道接入方法，其特征在于，步骤1中的PU具体为在每个时隙下的状态转移概率矩阵P具体为：信道的状态空间为c＝{0,1}，其中0表示信道已被PU占用，1表示信道是空闲的；本发明基于双状态Markov链对信道状态进行建模；其中α表示状态0至状态1的转移概率，β表示状态1至状态0的转移概率；π＝{π0,π1}是矩阵P的稳态概率向量，满足：πP＝π,π0+π1＝1，两者的值分别为：π0为信道状态处于0时的稳态概率，π1则是信道状态处于1时的稳态概率。3.根据权利要求1所述的传输时限下认知无线电网络的动态信道接入方法，其特征在于，步骤2中的马尔可夫决策过程的相关参数的确定方法具体为：步骤1-1、确定马尔可夫决策过程的决策时间，D为数据分组的传输时限，满足D＜∞，即有限时域马尔可夫决策过程；在该有限时域马尔可夫决策过程中，网络在时...

【专利技术属性】
技术研发人员：房婷，宫傲宇，张帆，李其越，张一晋，林艳，邹骏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：