感知无线电中多用户动态频谱接入的研究

论文摘要

随着无线电通讯事业的快速发展,无线频谱资源被越来越多的使用,频谱资源已成为稀有的资源。为了更合理的利用频谱资源,并不影响已存在的授权用户正常通信,感知无线电技术应运而生了。动态频谱接入技术,是感知无线电技术的一个关键环节。它采取对信道的检测后利用通信过程中出现的频谱机会伺机接入的策略,提高了频谱的利用率,并不影响授权用户通信的需求。本文的研究是基于部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)的频谱机会接入算法。本文提出了一个算法的改进,可以克服多认知用户贪心算法的自私性不足。并根据协作接入的概念,研究了基于POMDP的分布式协作接入算法,并给出具体的算法流程和MAC层设计细节。仿真测试了无检测错误下,分布式协作算法和贪心算法的系统吞吐量和频谱利用率。并给出了不同检测错误率对系统吞吐量和频谱利用率的影响。最后,比较了不同的用户数目对协作算法的吞吐量和频谱利用率的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 感知无线电的发展背景与特点
• 1.1.1 感知无线电的发展背景
• 1.1.2 感知无线电的特点
• 1.2 感知无线电的发展现状
• 1.2.1 主要研究机构
• 1.2.2 研究项目
• 1.3 本研究课题的内容与本文章节安排
• 第二章 感知无线电的系统模型和频谱接入方法
• 2.1 引言
• 2.2 感知无线电的系统模型
• 2.3 感知无线电系统仿真平台
• 2.3.1 频谱状态生成
• 2.3.2 频谱感知
• 2.3.3 频谱分配与接入
• 2.3.4 功率控制
• 2.4 感知无线电动态频谱接入模型
• 2.4.1 动态独享模型
• 2.4.2 开放共享模型
• 2.4.3 分层接入模型
• 2.5 小结
• 第三章 POMDP的机会频谱接入算法
• 3.1 引言
• 3.2 POMDP模型
• 3.2.1 充分统计量
• 3.2.2 收益函数
• 3.3 POMDP接入算法
• 3.3.1 最优策略
• 3.3.2 基于贪心算法的次优策略
• 3.3.3 存在检测错误时的接入策略
• 3.4 仿真结果和性能分析
• 3.4.1 一个感知用户不存在检测错误的情形
• 3.4.2 一个感知用户存在检测错误的情形
• 3.4.3 多个感知用户无检测错误的情形
• 3.5 小结
• 第四章 基于POMDP的协作频谱接入算法
• 4.1 引言
• 4.2 算法描述
• 4.2.1 分布式协作团体
• 4.3 算法设计
• 4.3.1 算法流程图
• 4.3.2 MAC层设计
• 4.4 算法的仿真分析
• 4.4.1 系统吞吐量比较
• 4.4.2 频谱利用率比较
• 4.4.3 存在/不存在冲突情况下的协作接入系统吞吐量
• 4.4.4 存在/不存在冲突情况下的协作接入频谱利用率
• 4.4.5 用户数目变化时协作接入系统吞吐量
• 4.4.6 用户数目变化时协作接入频谱利用率
• 4.5 小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 答辩委员会对论文的评定意见