[发明专利]一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法

权利要求书

1.一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，确定水声通信链路中需要调配的参数及每个参数的可配置数值，参数包括编码方式、调制方式、子载波数量；同时每个参数中有多种选项进行选择，可选择2-DPSK、4-DPSK、8-DPSK多种调制方式；错误纠错编码方式可选择1/3、1/4、1/2编码率；基于多臂老虎机学习理论，将OFDM发射机的参数调节建模为决策者的选择项，发射机只需根据接收机的回值反馈做出参数调节，代替传统自适应OFDM通信中的接收机信道状态反馈过程；

步骤2，运用正交试验方法，根据步骤1中确定的参数、每个参数的可配置数值与数据传输速率的关系，选择正交表，确定正交试验方案；对采样调制参数组合进行数次重复试验，收集试验数据，取平均值，通过计算获得每组试验参数下的数据传输速率；

步骤3，用极差分析法处理在步骤2中获得的每组试验参数下的数据传输速率，以判断每个参数以及同一参数的不同水平对于网络吞吐量的影响程度，并据此删除对网络吞吐量影响较小的参数选项，完成对参数组合的初筛；

步骤4，学习执行器根据评价器的建议随机选择即将传输的数据包的调制参数，相应的回值将回馈至学习执行器与评价器，并在评价器中进行回值估计和权重更新；

步骤5，评价器将得到的回值纳入历史回值范围，并基于EXP3决策策略计算每个参数方案的选择概率，选择概率由正比于历史回值权重的分布和均匀分布两部分构成，正比于历史回值权重的分布——利用，均匀分布——探索；探索潜在的好策略并充分利用当前已获得的回值信息，依照平衡“探索与利用”的原则更新策略选择概率函数；

步骤6，判断当前操作次数加1后是否超过预设的总操作次数，如果判定没超过则返回步骤4，否则结束算法。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法，其特征在于：步骤1是将发射机的可选择参数配置组合建模成决策者的选择项，发射机只需要根据接收机的回值反馈做出参数调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法，其特征在于，步骤3中，使用如下的公式对数据进行处理：

σ_n＝max(k_n1,k_n2,...,k_nM)-min(k_n1,k_n2,...,k_nM)

采用如下规则进行判断：

1)当参数n一定时，k_nm越大，参数n的第m水平对于数据传输速率的影响越大；

2)σ_n越大，参数n对于数据传输速率的影响越大；

式中n＝1,2,..,N表示参数，m＝1,2,...,M表示每个参数的可配置选项，μ_nm为参数n的第m选项参与配置的参数组合所对应的数据传输速率。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法，其特征在于，在步骤4中，所述的相应的回值将回馈至学习执行器与评价器，并在评价器中进行回值估计和权重更新；其回值估计公式和权值更新计算如下：

式中，r_j(t)表示在训练时间t策略j的回值；p_j(t)是在时刻t的策略j的概率值；u(t)是在t时刻被选中的策略；γ为探索因子，ω_i(t)表示在t时刻策略i的权重；K'表示所有策略总数。

5.根据权利要求1所述的一种基于改进的EXP3算法水下自适应OFDM通信方法，其特征在于，在步骤5中，基于EXP3算法，依照平衡“探索和利用”的原则更新策略选择概率函数，使用下式作为策略选择概率函数：

其中，p_i(t)是在时刻t的策略i的概率值；γ为探索因子，ω_i(t)表示在t时刻策略i的权重；K”表示筛选后的策略总数。