[发明专利]基于业务需求的多尺度频谱接入方法

权利要求书

1.基于业务需求的多尺度频谱接入方法，其特征在于，所述方法包括步骤如下：

步骤A，构建概率后缀树PST状态树；

次用户获取授权信道使用状态统计信息，经采样转换为二进制序列，作为构 建所述PST状态树的训练序列，并通过学习过程构建所述PST状态树；

用含有不同字符个数的字符串s标识所述PST状态树中的节点，字符串s中 字符个数N_s不大于D，D表示Markov模型的最大记忆数量，用σ表示字符，添 加到所述PST状态树中的字符串s需满足以下三个约束条件：

训练序列中字符串s发生的概率P(s)：

P(s)=1m-D+1Σj=Nsmxj(x)>Pmin]]>

其中，xj(s)=1,σj-Ns+1...σj=s0,σj-Ns+1...σj≠s,]]>m为训练序列的字符个数，P_min为设定的 概率阈值，j为自然数；

字符串序列s后字符σ发生的概率为P(σ|s)：

P(σ|s)=Σj=Nsm-1xj+1(sσ)Σj=Nsmxj(s)>γmin]]>

其中，γ_min为设定的概率阈值；

预测下一个字符σ发生的概率时，字符串节点s需要比它的父节点提供更 多的信息，即：

P(σ|s)P(σ|s^)>r]]>

其中，r为设定的阈值，如果字符串s＝σ₁σ₂…σ_k-1σ_k，则定义它的最长后缀 s^=σ2...σk-1σk]]>为其父节点；

步骤B，平滑所述PST状态树；

如果内部节点s后有缺少的字符σ_i,i∈[1,N_Ψ]，i是自然数；N_Ψ表示字符集Ψ中 字符的个数，则把节点s′＝σ_is添加到所述PST状态树中节点s之后，节点s′之 后任意字符σ发生的概率γ_s′(σ)为：

γ_s′(σ)＝(1-N_ψγ_min)P(σ|s)+γ_min

其中，如果P(σ|s)＝0，则重新分配给P(σ|s)一个最小概率常量γ， γ<1/m，并使所有节点s上概率向量满足

步骤C，根据认知业务需求的差异，确定所述PST预测尺度值的大小；

单一业务认知无线电系统中，次用户需要传输的业务量为l，信道传输速率 为v，则一次业务传输需要的时间那么系统预测尺度值其 中T_d为采样时隙长度，表示向上取整运算；

多业务认知无线电系统中，则按公式确定系统的预测尺度 值w，其中M指不同类型的认知业务数量，M为自然数，argmax{·}表示取最 大值操作；

步骤D，利用所述PST状态树对信道的状态进行w个尺度的预测，进而指导频 谱接入策略；

定义1表示信道繁忙，0表示信道空闲，则字符σ∈{0,1}，二进制序列s后1 发生的概率P(1|s)即为信道处于繁忙状态的概率，二进制序列s后0发生的概率 P(0|s)即为信道处于空闲状态的概率；

其过程如下：

步骤D-1，根据信道包括当前时隙t在内的过去D个时隙的历史状态序列， 预测信道c在下一个时隙t+1处于空闲状态的概率如果空闲概率大于设 定的该时隙的门限值那么认为信道在时隙t+1是空闲的，信道状态判断公 式如下：

Sc(t+k)=1,Pct+k>Imint+k0,Pct+k≤Imint+k]]>

其中，k∈[0,w]，表示时隙t+k信道c处于空闲状态的概率，表示 设定的该时隙的门限值，S_c(t+k)表示信道c在t+k时隙的状态，假设一个时隙 内信道的状态不发生变化，1表示信道可用，0表示信道不可用；

假设信道c在时隙t+1是期望空闲的，计算该信道c在时隙t+2同样空闲的 概率并依据信道状态判断公式判断信道状态；依次类推，直到预测到某个 时隙内信道的空闲概率小于设定的该时隙的门限值或者已经预测了w个 时隙为止，针对前种情况把剩余时隙空闲的概率设置为0；

步骤D-2，根据预测结果确定信道连续空闲时隙的数量n_c，根据任意信道n_c值的不同，把所有信道划分成不同的等级，同一个等级中的信道，则利用可用性 指标值的大小进行升序排序；

其中，k为自然数；

步骤D-3，次用户根据认知业务对时隙个数的需求差异划分不同的需求等 级，次用户优先接入与其业务需求匹配的可用信道，以保证不同等级的认知业务 机会均等的获得理想的可用信道，当对应等级无可用信道时，次用户接入更高等 级的空闲信道，否则等待合适的空闲信道。