【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，属于毫米波无线信道下传输速率优化选择问题术领域。
技术介绍
1、本专利技术涉及毫米波无线信道下传输速率优化选择问题，在无线网络环境中，节点在选择传输速率时通常依赖于当前信道的状态。理想情况下，节点应该根据信道环境选择合适的速率，但由于信道环境未知，节点无法直接获取准确的信道信息。这就需要设计一种方法来解决这个问题。基于强化学习中的多臂老虎机(mab)模型在探索未知领域和利用已知信息之间找到了良好的平衡，避免了陷入局部最优解的困境。其中的汤普森采样方法是一种用于贝叶斯强化学习的策略，通过维护每个动作的概率分布，以贝叶斯推断的方式动态更新对每个动作的不确定性，从而在不完全了解环境的情况下优化决策。
2、毫米波通信(mmwave)是指利用毫米波段(30ghz至300ghz)进行通信的无线通信技术。毫米波通信具有更高的频谱容量和更高的数据传输速率，但由于其信号穿透能力较差，需要考虑信号传播距离短、大气吸收等问题。在毫米波通信中信道环境复杂，变化快，目前还没有完善的方法来预测信道的状态，通常来说信道状态估计是通过对无线信道的观测和分析来估计信道的特性，例如信号衰减、多径效应等。这些信息对于优化通信系统的性能非常重要，可以用于自适应调整传输参数。速率选择是指在无线通信中选择合适的传输速率，以最大化数据传输速率并保证通信质量。通常来说传输速率的选择需要根据信道的情况来选择。毫米波可以利用庞大带宽提高传输速率，支持多节点连接，平衡网络延迟与可靠性，但高速传输或
3、现有研究中，优化传输速率的方法多种多样。自适应调制和编码技术(amc)是一种灵活的方法，通过动态选择最佳的调制方法和编码率，以适应不同信道状态和质量，从而实现最优传输速率。这种技术使通信系统能够根据实时条件调整参数，提高效率。另一种方法是多节点多输入多输出(mu-mimo)技术，它利用多个天线实现多用户同时传输。mu-mimo能够显著提高频谱的利用率，同时提升整体的传输速率。通过在发送端和接收端利用多个天线进行数据传输，系统可以更有效地处理多个用户的通信需求，从而加快数据传输速度。
4、这些技术的综合应用可以在不同情境下实现传输速率的最优化，根据实时网络条件和需求，灵活地调整通信参数，提高系统性能。以上的方法在优化的过程中，需要预先设定规则和算法来进行速率的选择，它们更加依赖先验的信道模型。相比之下强化学习的多臂老虎机模型可以根据实时的环境和网络状态动态地做出决策，在学习过程中能够自主的探索和调整策略不断优化传输速率的选择。
5、在多臂老虎机问题中，一个学习算法需要在不知道每个老虎机(也就是动作或策略)的概率分布的情况下，尽可能快地找到一个最佳的动作来最大化总体收益。这种问题也被称为多臂赌博机问题，在强化学习和强化学习领域经常被用作基准测试问题。多臂老虎机问题的解决方案通常包括贪婪算法(ε-greedy)，置信区间上界算法(ucb)和汤普森抽样(thompson sampling)方法。这些方法能够在相对少量的尝试次数内学习到最佳策略，对于资源有限或者需要快速找到最优选择的情况非常有用。其中汤普森抽样方法是一种用于解决多臂老虎机问题的概率式算法，也被用于其他强化学习和强化学习问题中。它基于贝叶斯推断，通过对不确定性进行建模，以概率分布的方式来做出决策。汤普森采样算法的核心思想是维护每个动作的潜在概率分布，并通过不断地从这些概率分布中进行抽样来做出决策。该算法的优势在于它能够在不知道动作概率分布的情况下，通过不断地观察和抽样，逐渐收敛到最佳动作，同时也能够有效地平衡探索和利用的权衡。这使得汤普森采样成为解决多臂老虎机问题的一种有效方法。
技术实现思路
1、本专利技术正是针对现有技术中存在的问题，提供一种无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，为应对毫米波网络中信道传输易受环境的影响，传输速率需要动态地选择，本文提供了无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整机制。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，所述方法包括以下步骤：
3、在毫米波网络中，多节点场景下，进行传输速率选择优化的问题。本专利技术技术通过对支持的速率进行汤普森采样，并观察其传输成功的概率，最终的目标是能够在每个时间段都以最佳的速率进行传输，最大化预期吞吐量。
4、步骤1：初始化传输速率参数模型，具体如下：假设当前t时刻，信道的状态相对保持稳定设为ωt，让支持的速率集合表示为r＝{r1，r2，…，rn},在相应的时间点t下各速率的传输成功概率为μ(t)＝{μ1(t)，μ1(t)，…，μn(t)}。其中使用伯努利模型来模拟传输速率，r(t)表示时间t所选择的速率，使用k(t)表示r(t)在r集合中的索引，即r(t)＝rk(t),同时使用x(t)代表时间t的传输结果，对于成功传输，x(t)＝1，否则x(t)＝0。x(t)是一个伯努利随机变量。本专利技术技术的目标是使链路能够在每个时隙以最佳的速率r*进行传输，以最大化预期吞吐量，如果让k(t)*表示在时间t时集合r中的最佳传输速率的索引，问题就变为求解的进行传输。
5、步骤2：单个节点进行速率采样,并发送给邻居节点，具体如下：单个节点而言，首先初始化传输速率的集合以及对应的伯努利参数模型，接着在每个时隙t都采用汤普森采样选取速率进行传输，同时将选择的速率保存到数据包中发送给邻节点，当目的节点收到数据包就会返回ack确认包，否则的话就没有回复。节点自身通过观察是否返回ack确认包来判断传输成功还是失败以此更新速率的伯努利模型参数。
6、单节点的这部分用一段详细介绍如下过程
7、传输速率选择及数据包传输：
8、在传输过程中，首先通过随机选择当前的信道状态和估计成功传输概率来初始化系统。随后，为每个速率初始化均匀的beta先验分布，利用thompson sampling进行概率采样，得到每个速率的传输概率。通过比较这些概率，选择具有最高期望传输成功率的速率作为最优速率进行数据包传输。
9、参数更新：
10、在算法的节点更新过程中，每次数据包传输后，节点根据观测到的传输结果迭代地调整beta分布的参数。如果传输成功，节点增加对应速率的成功计数αk(t)；反之，如果传输失败，节点增加失败计数βk(t)。这样，通过持续积累成功和失败的观测信息，beta分布的参数得到动态更新，更准确地反映了不同速率在当前信道状态下的实际表现。这个过程实质上是一种学习机制，使得节点能够根据经验不断调整其对速率成功概率的估计，从而优化后续的速率选择，以适应变化的通信环境。
11、步骤3：邻节点监听数据包状态，具体如下：如果用户作为一个节点，在轮到自己传输之前，其他邻居已经传输了数据，作为邻节点的用户能够监听到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，步骤1具体实现过程如下：在信道状态相对保持稳定的情况下，让支持的速率集合表示为R＝{r1，r2，…，rn}以及相应时间点t下各速率的传输成功概率集合表示为μ(t)＝{μ1(t),μ1(t),…，μn(t)},并且为每个速率初始化均匀的Beta先验分布模型，其中对于所有的传输速率，节点传输成功的计数为αk，节点传输失败的计数为βk，以及总传输次数nk。
3.根据权利要求1所述的无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，步骤2具体实现过程如下：在每个时隙t都采用汤普森(ThompsonSampling)进行概率采样θk(t)～Beta(αk，βk)，得到每个速率的传输概率，通过比较这些概率选择具有最高期望传输成功率的速率进行传输，同时将选择的速率保存到数据包中发送给邻节点，当邻节点收到数据包之后就会返回ACK确认包，否则的话就没有回复。
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1.一种无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，步骤1具体实现过程如下：在信道状态相对保持稳定的情况下，让支持的速率集合表示为r＝{r1，r2，…，rn}以及相应时间点t下各速率的传输成功概率集合表示为μ(t)＝{μ1(t),μ1(t),…，μn(t)},并且为每个速率初始化均匀的beta先验分布模型，其中对于所有的传输速率，节点传输成功的计数为αk，节点传输失败的计数为βk，以及总传输次数nk。
3.根据权利要求1所述的无线信道中基于汤普森采样的多节点联合式传输速率调整方法，其特征在于，步骤2具体实现过程如下：在每个时隙t都采用汤普森(thompsonsampling)进行概率采样θk(t)～beta(αk，βk)，得到每个速率的传输概率，通过比较这些概率选择具有最高期望传输成功率的速率进行传输，同时将选择的速率...
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