[发明专利]一种基于协同通信的混合接入频谱的方法

说明书

本发明公开了一种基于协同通信的混合接入频谱的方法，物联网环境下协作认知无线电网络包括1个原始发信者PS、1个原始收信者PD、1个聚合中心FC和含有N个次级用户SU的协作认知无线电网络用户集，聚合中心FC利用信道状态信息设计物联网环境下协作认知无线电网络混合接入频谱方法；本方法在频谱资源受限的情况下，增强通信主路传输性能，兼顾物联网环境下协作认知无线电网络的数据传输，提升系统吞吐量，从而提高频谱效率。

技术领域

本发明涉及物联网环境下频谱资源管理技术领域，特别是一种物联网频谱稀缺环境下基于协同通信的混合接入频谱的方法。

背景技术

科学技术快速发展的同时，无线通信产业也在飞速扩大，越来越多的无线电用户和更高的 QoS 要求已经成为了无线通信技术向前发展的最强动力，与此同时也带来了无线电的频谱资源短缺问题。无线电频谱可以看作是一种有限的资源，每个频段只有获得许可的用户才能自由使用该频段。由于频谱稀缺性问题，未经许可的用户可被允许利用某些频段的临时未使用部分来进行机会接入，这个概念称为认知无线电（Cognitive Radio，CR）。未经许可的用户，也称为认知用户，应单独或协作地感知频谱，以识别未使用的部分并避免与许可用户发生冲突。认知无线电中，协作频谱感测（Collaborative SpectrumSensing，CSS）是通过将单个SU频谱感知结果报告给聚合中心（a Fusion Center ，FC）来执行的，该中心负责就频谱可用性做出全局决策，协作频谱感测可以减轻多路径衰落和阴影，提高频谱感知决策准确度。如今，随着物联网网络和应用的出现，大量物联网设备终端涌现，对频谱资源的需求也不断增长，针对无线电的频谱资源短缺问题，协作认知无线电物联网网络技术有望在智能技术领域中发挥重要作用。现有的物联网设备网络接入技术大多没有考虑到物联网设备与认知无线电技术的合理融合使用，频谱效率无法继续提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种物联网频谱稀缺环境下基于协同通信的混合接入频谱的方法，在频谱资源受限的情况下，增强通信主路传输性能，兼顾物联网环境下协作认知无线电网络的数据传输，提升系统吞吐量，从而提高频谱效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种物联网频谱稀缺环境下基于协同通信的混合接入频谱的方法，物联网环境下协作认知无线电网络包括1个原始发信者PS、1个原始收信者PD、1个聚合中心FC和含有N个次级用户SU的协作认知无线电网络用户集，聚合中心FC利用信道状态信息设计物联网环境下协作认知无线电网络混合接入频谱方法；具体如下：

步骤一、首先计算原始发信者PS和原始收信者 PD之间的直接传输速率；初始化强化学习条件、学习率、折扣因子，表=0，=1,2,…,N，表为第个次级用户的表，表内的值全部为0；

步骤二、设定在时间k上、第个次级用户的状态，其中，代表原始发信者PS与之间的信道增益，代表与原始收信者之间的信道增益，代表的地理位置；

根据强化学习的规则和-贪婪算法，根据状态和预设表选择相应的动作，动作是指是否愿意作为中继，PS与PD之间的传输次数初始设定为1；

步骤三、PS与PD之间进行第次数据传输时，=1,2,…,M，M为预设的传输总次数，聚合中心FC根据信道增益，使用K均值法将PS与之间的信道划分为多个集合，从这些集合中选择协作传输速率最大的作为最优中继集合，随机选中最优中继集合中的第个次级用户作为中继；若时间k上PS与PD之间的第次传输时愿意作为中继，转至步骤四，否则，PS与PD之间直接进行传输，并转至步骤五；

步骤四、PS先将需要传输的信息发给选中的，再将信息转发给PD，未作为中继的次级用户以频谱感知的方式接入频谱传输数据；

步骤五、本次中继传输完成后，计算第次传输后获得的收益，若PS与PD之间未累计达到M次传输，即时，令，转至步骤三，否则转到步骤六；