本申請(qǐng)涉及車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，特別是涉及一種動(dòng)態(tài)頻譜接入方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著智能交通系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)(vehicularad-hoc?networks，vanets)作為實(shí)現(xiàn)車(chē)載通信和自動(dòng)駕駛技術(shù)的關(guān)鍵，受到廣泛關(guān)注。車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)車(chē)輛之間的無(wú)線(xiàn)通信，實(shí)現(xiàn)了信息的共享和協(xié)同，提高了交通效率和安全性。然而，車(chē)聯(lián)網(wǎng)需要在復(fù)雜、多變且高度動(dòng)態(tài)的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中運(yùn)行，這使得頻譜資源的稀缺和利用效率成為亟待解決的問(wèn)題。

2、傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜分配方式無(wú)法適應(yīng)快速變化的車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信需求，導(dǎo)致頻譜資源利用率低下，通信質(zhì)量難以保障。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電(cognitive?radio，cr)技術(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)頻譜接入(dynamic?spectrumaccess，dsa)，為車(chē)聯(lián)網(wǎng)提供了一種高效利用閑置頻譜的解決方案。認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電能夠智能感知環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整頻譜使用策略，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的靈活分配，從而提升通信效率。具體而言，認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電通過(guò)頻譜感知、頻譜決策、頻譜接入三個(gè)功能模塊，能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)頻譜使用情況，識(shí)別閑置頻譜，并在不干擾主用戶(hù)(primaryusers，pus)的情況下為次用戶(hù)(secondusers，sus)分配這些頻譜資源。然而，如何在高度動(dòng)態(tài)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中有效實(shí)施動(dòng)態(tài)頻譜接入，仍然面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。

3、首先，頻繁的頻譜檢測(cè)和切換操作會(huì)導(dǎo)致設(shè)備能耗顯著增加，這不僅增加了車(chē)輛的能源消耗，還對(duì)其續(xù)航能力提出了更高的要求。在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中，車(chē)輛需要持續(xù)監(jiān)測(cè)周?chē)念l譜環(huán)境并快速做出響應(yīng)，這種頻繁的操作會(huì)顯著增加設(shè)備的能量消耗。因此，如何在保證頻譜接入效率的同時(shí)有效降低能耗，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

4、其次，由于頻譜資源的動(dòng)態(tài)變化和激烈競(jìng)爭(zhēng)，車(chē)輛在嘗試接入頻譜時(shí)常常面臨接入失敗的問(wèn)題。這種情況不僅影響了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的通信質(zhì)量，還可能導(dǎo)致關(guān)鍵信息的傳輸延遲或丟失。如當(dāng)發(fā)生交通事故或緊急情況時(shí)，車(chē)輛之間需要迅速通信以協(xié)調(diào)行動(dòng)，但頻譜接入失敗可能導(dǎo)致信息無(wú)法及時(shí)傳遞，從而影響交通安全和效率。因此，提高頻譜接入的成功率，是另外一個(gè)需要解決的重要問(wèn)題。

5、此外，認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)的高動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性使得信道利用率較低，難以保證高吞吐量的通信需求。車(chē)輛的高速移動(dòng)和頻繁的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，使得傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜接入方法難以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜環(huán)境。當(dāng)在高速公路或城市道路上，車(chē)輛的移動(dòng)速度和方向變化頻繁，這對(duì)頻譜接入策略的靈活性和適應(yīng)性提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種動(dòng)態(tài)頻譜接入方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，可在保證頻譜接入效率的同時(shí)有效降低能耗、提高頻譜接入的成功率、實(shí)現(xiàn)認(rèn)知車(chē)輛網(wǎng)的高效通信，且適應(yīng)性好。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，包括：

4、確定雙車(chē)道場(chǎng)景下的認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型；所述認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型包括：路邊信息單元和多個(gè)車(chē)輛用戶(hù)；所述車(chē)輛用戶(hù)與所述路邊信息單元之間的通信為主用戶(hù)通信；所述車(chē)輛用戶(hù)之間的通信為次用戶(hù)通信；

5、確定所述認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)；所述動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)中每個(gè)時(shí)隙包括接收階段和接入階段；所述接收階段為次用戶(hù)通信鏈路接收所述路邊信息單元發(fā)送的頻譜信息階段；所述接入階段為次用戶(hù)通信鏈路根據(jù)接收到的頻譜信息選擇頻譜進(jìn)行接入的階段；

6、基于所述動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)構(gòu)建頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型；所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型包括：目標(biāo)函數(shù)和約束條件；所述目標(biāo)函數(shù)是以次用戶(hù)通信鏈路的能耗和吞吐量最小為目標(biāo)構(gòu)建的；所述約束條件是根據(jù)干擾閾值、次用戶(hù)通信鏈路的能耗和次用戶(hù)通信鏈路的頻譜接入時(shí)間確定的；

7、采用持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型進(jìn)行求解，得到次用戶(hù)通信鏈路的最優(yōu)頻譜接入策略；所述持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)包括：依次連接的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)和雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)；所述雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)是引入持續(xù)學(xué)習(xí)，并基于雙重深度q網(wǎng)絡(luò)和決斗深度q網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的。

8、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N動(dòng)態(tài)頻譜接入裝置，包括：

9、網(wǎng)絡(luò)模型確定模塊，用于確定雙車(chē)道場(chǎng)景下的認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型；所述認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型包括：路邊信息單元和多個(gè)車(chē)輛用戶(hù)；所述車(chē)輛用戶(hù)與所述路邊信息單元之間通信為主用戶(hù)通信；所述車(chē)輛用戶(hù)之間的通信為次用戶(hù)通信；

10、時(shí)隙結(jié)構(gòu)確定模塊，用于確定所述認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)；所述動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)中每個(gè)時(shí)隙包括接收階段和接入階段；所述接收階段為次用戶(hù)通信鏈路接收所述路邊信息單元發(fā)送的頻譜信息階段；所述接入階段為次用戶(hù)通信鏈路根據(jù)接收到的頻譜信息選擇頻譜進(jìn)行接入的階段；

11、接入策略?xún)?yōu)化模型構(gòu)建模塊，用于基于所述動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)構(gòu)建頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型；所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型包括：目標(biāo)函數(shù)和約束條件；所述目標(biāo)函數(shù)是以次用戶(hù)通信鏈路的能耗和吞吐量最小為目標(biāo)構(gòu)建的；所述約束條件是根據(jù)干擾閾值、次用戶(hù)通信鏈路的能耗和次用戶(hù)通信鏈路的頻譜接入時(shí)間確定的；

12、優(yōu)化求解模塊，用于采用持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型進(jìn)行求解，得到次用戶(hù)通信鏈路的最優(yōu)頻譜接入策略；所述持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)包括：依次連接的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)和雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)；所述雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)是引入持續(xù)學(xué)習(xí)，并基于雙重深度q網(wǎng)絡(luò)和決斗深度q網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的。

13、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法。

14、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法。

15、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)具有了以下技術(shù)效果：

16、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N動(dòng)態(tài)頻譜接入方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)中每個(gè)時(shí)隙包括接收階段和接入階段，該時(shí)隙結(jié)構(gòu)中次用戶(hù)通信鏈路接收路邊信息單元發(fā)送的頻譜信息來(lái)選擇頻譜進(jìn)行接入，利用了路邊信息單元固定且不消耗車(chē)輛能量的特點(diǎn)，改善了不同車(chē)輛對(duì)頻譜感知結(jié)果有差異的問(wèn)題，有效緩解了頻譜感知的能量消耗，能在保證頻譜接入效率的同時(shí)有效降低能耗；以次用戶(hù)通信鏈路的能耗和吞吐量最小為目標(biāo)，以根據(jù)干擾閾值、次用戶(hù)通信鏈路的能耗和頻譜接入時(shí)間確定的約束條件作為約束構(gòu)建的頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型，能在滿(mǎn)足能量消耗和干擾約束的前提下，最大化吞吐量，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的高效通信；采用持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型進(jìn)行求解，得到次用戶(hù)通信鏈路的最優(yōu)頻譜接入策略，不僅提高了頻譜接入的成功率，還有效克服了模型更新緩慢、適應(yīng)性差的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)頻譜接入方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，基于所述動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)構(gòu)建頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型的表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，采用持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度q網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型進(jìn)行求解，得到次用戶(hù)通信鏈路的最優(yōu)頻譜接入策略，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，在當(dāng)前時(shí)刻的信道狀態(tài)和當(dāng)前時(shí)刻的動(dòng)作下的獎(jiǎng)勵(lì)的計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，所述損失函數(shù)的表達(dá)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法，其特征在于，次用戶(hù)通信鏈路n在信道m(xù)上的能耗的計(jì)算公式為：

8.一種動(dòng)態(tài)頻譜接入裝置，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)頻譜接入裝置包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法。

10.一種非易失性的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)頻譜接入方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)頻譜接入方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，涉及車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，該方法包括：確定認(rèn)知車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)，該時(shí)隙結(jié)構(gòu)中每個(gè)時(shí)隙的接收階段為次用戶(hù)通信鏈路接收路邊信息單元發(fā)送的頻譜信息階段；基于動(dòng)態(tài)頻譜接入時(shí)隙結(jié)構(gòu)，以次用戶(hù)通信鏈路的能耗和吞吐量最小為目標(biāo)，以根據(jù)干擾閾值、次用戶(hù)通信鏈路的能耗和頻譜接入時(shí)間確定的約束條件作為約束構(gòu)建頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型；采用持續(xù)長(zhǎng)短期記憶雙決斗深度Q網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜接入策略?xún)?yōu)化模型進(jìn)行求解，得到次用戶(hù)通信鏈路的最優(yōu)頻譜接入策略，本申請(qǐng)能在保證頻譜接入效率的同時(shí)有效降低能耗、提高頻譜接入的成功率、實(shí)現(xiàn)認(rèn)知車(chē)輛網(wǎng)的高效通信，且適應(yīng)性好。

技術(shù)研發(fā)人員：陳玲玲,梁春輝,于越
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林化工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15