[发明专利]一种认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电信道接入技术领域，具体涉及一种认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法。

背景技术

认知无线电(Cognitive Radio,CR)作为一种智能无线通信技术，可以有效提高授权信道的频带利用率。一个完整的认知循环通常包括频谱感知，自主学习，信道选择，信道接入四个方面。机会频谱接入(Opportunist Spectrum Access,OSA)可以保证认知用户在接入授权信道的同时避免对主用户造成干扰。由于认知用户无法确知主用户的真实状态，只能通过频谱感知技术对授权频段进行检测。认知用户根据检测结果更新置信向量，并决定是否接入授权信道。

然而，现有的信道接入方法由于没有引入学习策略，认知用户无法跟踪信道参数的变化，也无法根据估计参数进行信道选择；同时，认知用户对每个时隙的检测结果只包含两种状态：空闲和占用，而没有考虑实际中可能出现的在空闲和占用状态间切换的情况，这些都会导致认知用户浪费大量的频谱空穴。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法，其实现包括以下步骤：

(1)认知用户对当前目标信道的进行拟合优度检验，每个时隙的检测结果包含三种状态：空闲、占用和过渡态；

(2)假设主用户的空闲占用状态时间服从指数分布，认知用户运用隐马尔可夫模型动态调整主用户信道利用参数；

(3)认知用户利用估计参数计算出机会频谱接入信道容量，并决定是否选择当前信道或接入下一信道；

(4)根据部分可观测马尔可夫决策过程更新当前的置信向量，认知用户决定是否在该时隙发送数据。

所述步骤(1)中的实现过程如下：

(1)认知用户接收采样数据Y={Y₁,Y₂,…,Y_i,…,Y_n}为本地接收机在一个时隙内的n个采样；Y_i=X_i+N_i，其中，X_i是主用户信号，N_i是加性高斯白噪声；当没有主用户时，Y_i~N(0,σ²)，f₀(y)表示Y_i的概率密度函数(pdf)，F₀(y)表示Y_i的分布函数(cdf)；当主用户发送信号时，Y_i~N(μ，σ²)，f₁(y)表示Y_i的概率密度函数，F₁(y)表示Y_i的分布函数。设F_n(y)是Y的经验分布函数(edf)，定义如下

F_n(y)＝|{i|Y_i≤y,1≤i≤n}|/n    (1)

式中，对于任意有限集合S，|S|表示S的势；

基于拟合优度检验的频谱感知方法，提出的三元假设检验为

H₀：Y是独立同分布序列，且分布函数为F₀(y)

H₁：Y是独立同分布序列，且分布函数为F₁(y)

H₂：Y不是独立同分布序列，即存在信道状态的切换，Y的分布函数为tF₀(y)/T+(T–t)F₁(y)/T，(0<t<T)，式中，t取决于信道状态发生切换的时间；

假设H₀的检验统计量W₀²定义为