[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

权利要求书

1.一种认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的认知无线电中基于三态学习策略的机会频谱接入方法，其特征在于：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=Y_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

W02=n∫-∞+∞(Fn(y)-F0(y))2ψ(F0(y))dF0(y)---(2)]]>

式中，Ψ(t)=1/[t(1–t)]。在AD检验中，假设H₀的拒绝域为W₀²>ξ₀，其中门限ξ₀对应的虚警概率为γ₀

Pr{W₀²＞ξ₀|H₀}＝γ₀                        (3)

在假设H₀条件下，W₀²的分布不依赖于噪声分布F₀(y)，采样点数n对其影响也可以忽略；进而，当n→+∞时，E₀²的极限分布为

Pr{W02≤ξ0}=2πξ0Σj=0+∞-1/2j(4j+1)exp(-(4j+1)2π2/(8ξ0))---(4)]]>

·∫0+∞exp(ξ0/(8(w2+1))-(4j+1)2π2w2/(8ξ0))dw]]>

当n>5时，该极限分布收敛很快，以此代替W₀²的分布来求解Pr{W₀²≤ξ₀}；

定义假设H₁的检验统计量W₁²

W12=n∫-∞+∞(Fn(y)-F1(y))2ψ(F1(y))dF1(y)---(5)]]>

在AD检验中，假设H₁的拒绝域为W₁²>ξ₁，其中门限ξ₁对应的漏检概率为γ₁

Pr{W₁²＞ξ₁|H₁}＝γ₁                              (6)

(2)若W₀²≤ξ₀，则接受假设H₀，即在该时隙内信道状态为空闲；

若W₁²≤ξ₁，则接受假设H₁，即在该时隙内信道状态为占用；

若W₀²>ξ₀且W₁²>ξ₁，则接受假设H₂，即在该时隙内信道状态发生变化。