[发明专利]一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法

权利要求书

1.一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法，约定各信道相互独立，且多阅读器之间发生碰撞的可能性小，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)RFID多阅读器信道模型建立：在RFID系统中，多阅读器环境实际上具备了多信道通信的特征，因此多标签对应多阅读器碰撞问题可转化为多用户动态接入多信道的资源分配问题，即解决未知信道环境先验知识下的机会式多信道的选择与接入问题，引入多臂赌博机(Multi-Armed Bandit，MAB)模型，各信道的状态(忙碌或者空闲)都在随着时隙进化，产生的多臂赌博机问题是无休止的，因此归结为无休止多臂赌博机(Restless Multi-Armed Bandit，RMAB)问题，本发明针对多标签-多阅读器环境下的碰撞问题建立无休止多臂赌博机(RMAB)模型，对信道资源分配问题进行求解；

步骤2)信道Whittle index值计算：根据历史经验积累给予每个信道一定的信任值，并基于当前信任值下给每个信道赋予一个索引值用以表示选择此信道获得收益的程度；

步骤3)接入信道选择：在无线环境下，由于衰落、噪声以及标签地理位置的差异，同一信道对不同标签的信道质量是不同的，不同信道对同一标签的质量也不一样，因此标签在计算出各个信道索引值的基础上，对其进行降序排序；标签选择索引值最大的信道作为可能感知接入的信道，若信道空闲且信道同一时隙未被多个标签选中，则标签与阅读器之间进行数据传输，传输完毕后反馈应答信息，若信道同一时隙被多个标签选中，则碰撞标签需等待一个时隙后再次根据更新后信道的索引值重新选择接入信道进行数据传输；

步骤4)信道索引值更新：在每个时隙末尾，标签k根据数据传输后得到的应答信息作为反馈，对信道进行索引值更新，同时对于未被选择的信道赋予适当的收益补贴β以使未来信道的选择更加全面，使标签对空闲信道的选择更加准确，通信量尽可能达到最大。

2.根据权利要求1所述的一种基于Whittle index的RFID多阅读器信道资源分配方法，其特征在于，所述步骤1)中系统信道模型的建立，具体包括：

假设在RFID多阅读器系统中存在K个标签，{1，2，...，k}为标签集合，标签可以择机地使用一段被划分为N条信道的阅读器进行数据通信，{1，2，...，N}为信道集合，各信道相互独立，多阅读器之间碰撞的可能性小，且N＜K；系统中各信道被划分为多个时隙，信道状态在每个时隙内保持不变，定义信道空闲状态为1，忙碌状态为0，信道状态空间S＝{s₁(t)，s₂(t)，...，s_N(t)}∈{0，1}^N；信道n的状态可建模为马尔可夫链，其转移概率表示为P_r(s_n(t)→s_n(t+1))；对于信道n，定义信道n分配给标签k时，该标签获得的平均传输速率为g_n，k；在时隙t的开始阶段，标签根据历史决策和观测结果得出每个信道状态为空闲的概率，即信道的信任值，定义W_k(t)＝{ω_1，k(t)，ω_2，k(t)，...，ω_N，k(t)}，ω_n，k(t)表示标签k在时隙t开始时，感知信道n的状态为1的概率，为标签k对N个信道感知结果向量，标签在数据传输后得到反馈信息a_n，k(t)∈{0(NAK)，1(ACK)}；RMAB模型的标准模型表示为：(W(t)，{P_r(s_n(t)→s_n(t+1))：1≤n≤N}，R，β)。