[发明专利]一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法及装置

权利要求书

1.一种全双工认知无线网络的混合动态频谱访问方法，其特征在于，包括：

建立双信道射频前端、频谱感知模块和认知引擎模块，所述射频前端包括全双工操作和控制；

使用时隙策略，将时间划分为多个帧，根据每个帧中的感知结果，确定频谱访问状态，并建立能量受限的底层与交织混合的数据传输模式；

其中，所述建立能量受限的底层与交织混合的数据传输模式包括：

次用户在每个频带以混合模式传输，若检测到主用户处于活动状态，则次用户以底层模式传输数据，若检测到主用户处于非活动状态，则次用户完全接管频带，并以交织模式传输数据；

获取数据感知阶段和数据传输阶段的能量消耗及感知采样；

分别计算不同模式下错误报警和冲突检测的概率；

建立全双工的离散四状态马尔可夫转移模型；

将有限能量分配给感知过程和传输过程，最大化流量；

根据有限感知样本，穷举得到最优解，以得到频谱访问结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱感知模块包括：

在每个信道中执行频谱感知，将感知结果合并，覆盖给定的宽带；

在信道中收集多个样本，针对每个信道，以频点大小计算功率谱密度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取数据感知阶段和数据传输阶段的能量消耗及感知采样包括：

在感知采样状态下，不同天线的感知采样信号服从独立的零均值对称复正态分布；不同天线的感知采样信号独立同分布，能量统计具备形状参数和在尺度参数的伽马分布。

其中，主用户和次用户的四种状态包括：主用户处于非活动状态，次用户在底层模式；主用户处于非活动状态，次用户在交织模式；主用户处于活动状态，次用户在底层模式；主用户处于活动状态，次用户处于交织模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算不同模式下错误报警和冲突检测概率包括：

结合接收器个数，获得能量统计的联合概率密度函数，根据底层模式的距离阈值和交织模式的距离阈值，使用能量检测器获得平均能量统计；

利用中心极限定理精确近似平均能量统计的概率密度函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立全双工的离散四状态马尔可夫转移模型包括：

按照次用户处于交织或底层模式，主用户处于活动或非活动状态，得到四种状态下的马尔可夫转移过程；

其中，平均流量根据错误报警流量和冲突检测流量计算得到，并随着频谱中缺乏或存在主用户而发生概率变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将有限能量分配给感知过程和传输过程，最大化流量包括：

将有限的能量分配给感知过程和传输过程，结合错误报警和冲突检测的概率，将优化问题的目标函数设为次用户底层模式和次用户交织模式下最大化平均流量，约束条件设为错误报警、冲突检测与混合模式在四种情况下的概率约束。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据有限感知样本，穷举得到最优解包括：

将流量表示为虚假警报与冲突检测的概率、检测阈值、分配功率的函数；

初始化最大平均流量及最大次用户混合模式下的信道传输位数，分别在次用户交织模式和次用户底层模式下，获得当前最大流量和保存的混合模式下的信道传输位数。

8.一种用于全双工认知无线网络的混合动态频谱访问的装置，其特征在于，包括：

构建单元，用于建立双信道射频前端、频谱感知模块和认知引擎模块，所述射频前端包括全双工操作和控制；

建立单元，用于使用时隙策略，将时间划分为多个帧，根据每个帧中的感知结果，确定频谱访问状态，并建立能量受限的底层与交织混合的数据传输模式；

获取单元，用于获取数据感知阶段和数据传输阶段的能量消耗及感知采样；

计算单元，用于分别计算不同模式下错误报警和冲突检测的概率；

模型构建单元，用于建立全双工的离散四状态马尔可夫转移模型；

分配单元，用于将有限能量分配给感知过程和传输过程，最大化数据流量；

求解单元，用于根据有限感知样本，穷举得到最优解，以得到频谱访问结果。