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基于POMDP网络认知的动态频谱接入算法与策略分析

作　者: 张煜
导　师: 朱洪波
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 认知无线电动态机会频谱接入部分可观测马尔科夫决策过程
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来随着无线通信技术的飞速发展，通过无线连接信息终端的应用越来越多，大量的终端与通信使得网络对频率资源的需求越来越大，频谱合理使用与科学分配面临挑战。认知无线电能够很好的解决当前频谱利用不合理的局面，它能主动地寻找出网络中没被授权用户使用的频谱，并利用该频谱通信，能极大地提高网络频谱利用率，是解决频谱需求的一种有效手段。本文基于部分可观测马尔科夫决策过程（Partially Observable Markov Decision Process，POMDP）研究了机会频谱接入（OSA）网络的监听与接入策略选择，在认知无线电用户受限于硬件等原因不能充分观察网络情况的条件下，并在不影响主用户通信的基础上，提高整个OSA网络次用户的吞吐量，提高网络的频谱利用率，最后提出了两种接入算法——基于网络状态的感知接入策略和改进的基于各信道状态的感知接入策略，后者使用贪婪算法，并对前者的复杂度进行了简化。在无误差的感知下，对通过以上算法接入网络的次用户所在网络的网络吞吐量进行仿真。接着讨论了有误差的感知对接入策略产生的影响并重新对次用户的网络吞吐量进行仿真。仿真的结果证明了以上两种策略的正确性与合理性，系统的吞吐量有明显的提高。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 课题背景  8-9
  1.3 认知无线电  9-12
    1.3.1 认知无线电原理  9-12
    1.3.2 认知无线电与物联网的关系  12
  1.4 国内外文献  12
  1.5 本文主要工作与结构安排  12-14
第二章频谱认知与POMDP 模型  14-25
  2.1 频谱认知  14-17
    2.1.1 频谱管理  14
    2.1.2 频谱感知技术  14-17
  2.2 POMDP  17-23
    2.2.1 马尔科夫过程  17-18
    2.2.2 场景的建模  18-20
    2.2.3 马尔科夫决策过程  20-22
    2.2.4 部分可观测马尔科夫决策过程  22-23
  2.3 本章小结  23-25
第三章无误差的感知接入算法与策略  25-40
  3.1 基于部分可观测马尔科夫决策过程网络模型  25-27
  3.2 无误差的感知接入算法与策略  27-31
    3.2.1 基于网络状态的感知接入策略  28-29
    3.2.2 减少状态量的基于贪婪算法的感知与接入策略  29-31
  3.3 算法与仿真  31-39
    3.3.1 基于网络状态的感知接入策略算法  32-33
    3.3.2 贪婪算法的感知与接入策略算法  33-34
    3.3.3 Matlab 仿真结果与分析  34-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章有误差的感知接入算法与策略  40-51
  4.1 信道的观测误差  40-43
  4.2 分散的认知MAC 协议的细节  43-46
    4.2.1 空间不变的OSA 网络  43-44
    4.2.2 空间变化的OSA 网络  44-46
  4.3 存在的传感误差的频谱效率  46-47
  4.4 仿真结果  47-48
  4.5 多用户平台搭建  48-49
  4.6 本章小结  49-51
第五章总结与展望  51-52
致谢  52-53
参数表  53-55
图表目录  55-57
Matlab 程序清单  57-58
附录  58-59
参考文献  59-61

基于POMDP网络认知的动态频谱接入算法与策略分析

内容摘要

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