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70000字论文范文认知无线电中分布式感知用户的学习策略研究

论文类型:论文范文
论文字数:70000字
论点:频谱,无线电,认知
论文概述:

认知无线电能有效的解决授权频谱利用率低和频段资源稀缺等问题。它的一个重要特征就是,认知无线网络中的用户是智能的

论文正文:

第一章导言

1.1论文背景
1.1.1认知无线电技术发展背景
以美国为例,联邦通信委员会2002年发表的报告[1]指出,分配的授权频带的频谱利用率为15%至85?%各不相同。伯克利无线电研究中心测量的频谱利用率图表还指出,高达70%的分配到3千兆赫以下的频谱资源没有得到充分利用[2]。由此可见,频谱资源的短缺是由不合理的频谱管理政策造成的。这种基于固定频谱分配的策略极大地浪费了频谱的效率。有限的可用频谱和频谱资源的低利用率使得有必要开发一种新的无线通信模式,以优化频谱[3]的使用。为了解决上述矛盾,一种智能频谱共享技术——认知无线电应运而生,并自提出以来受到业界的高度关注。认知无线电这个术语最初是由约瑟夫·米托拉博士根据软件无线电[4]的概念提出的。
米托拉在1999年的博士论文中描述了一种认知无线电系统。他通过无线电知识呈现语言(RKRL)增强了个人无线服务的灵活性,扩展了认知无线电,并给出了跨学科认知无线电的有趣概念。著名的通信理论专家西蒙·哈金(Simon Hakin)于2005年2月在JSAC通信上发表了一篇关于认知无线电的综合文章《认知无线电:大脑授权的无线通信》[5,揭开了国际认知无线电技术研究的序幕。后来,弗吉尼亚伯克迪的研究机构。史蒂文斯和其他大学和研究机构,如软件无线电(Software Defined Radio,SDR)论坛,纷纷开始他们的研究。罗格斯大学的温实验室也开发了一个认知无线电平台。
联邦通信委员会(FCC)2002年发布的SPTF频谱政策工作队的报告对频谱资源的使用产生了深远的影响。该报告成立了一个认知无线电工作组,该工作组于2003年5月在华盛顿成立。2004年3月,认知无线电学术会议在美国拉斯维加斯举行,标志着认知无线电技术的正式发展。一些标准化组织也开始制定一系列标准来支持和促进认知无线电的发展。第一个制定认知无线电标准的组织是IEEE 802.22工作组,也称为“无线区域网(WRAN)工作组”。该组织成立于2004年10月,致力于开发通过认知无线电二次利用分配给电视广播的甚高频频段。IEEE 802。22是认知无线电[6]物理层(PHY)和媒体访问控制层的标准。此外,IEEE 802。16工作组还在研究高版本标准,以确保WiMAX的未许可和许可系统之间的共存,即使用认知无线电技术启用IEEE 802。16个系列标准将应用于无执照频段。[/BR/]2005年,IEEE成立了另一个1900工作组,开发下一代无线电和高级频谱管理协议,以实现认知无线电技术的发展和与其他无线通信系统的和谐共存。在认知无线电系统中,有两种类型的用户:主要用户(授权用户,PrimaryUsenPU)和次要用户(未授权用户,SU)。次级用户可以通过持续监控目标频带和检测初级用户未使用的频带来有机会访问这些空空闲频带。一旦主要用户重新使用频带,次要用户必须在指定时间内退出频带,以避免对授权用户的干扰。一般来说,认知无线电系统必须具备以下基本功能:
(1)无线环境的感知分析,包括无线电环境中干扰温度的估计和频谱空空洞的检测。
(2)信道状态信息及其容量预测,主要包括信道状态信息的估计和信道容量的预测。
(3)功率控制和动态频谱管理。
1.1.2认知无线电中的关键技术及应用认知无线电是一种具有感知功能的智能无线通信系统。它可以从周围环境中学习,并自适应地调整其内部参数,如工作频率、传输功率、调制模式等。随着环境的变化,有效地使用空空闲频谱,同时避免对其他系统的干扰。因此,认知无线电网络主要关注机会频谱接入。要实现这一目标,需要具备的两个特征是认知能力和可重构能力。

1.2文件的主要工作和结构..............................18-20
第二章认知无线电系统架构、频谱接入模型及关键理论工作……20-30
2.1频谱分配..............................20-23[/溴/] 2.2功率控制..............................23-24
2.3频谱感知..............................24-27
2.3.1单用户感应..............................24
2.3.2合作感知..............................24-27 [/BR/] 2.4认知无线电动态频谱接入模型..............................27-29 [/BR/] 2.5本章概述..............................29-30
第三章是多用户学习中探索与利用之间的折衷。..............................30-46
3.1研究现状和有限的认知..............................30-33
3.1.1有限的认知..............................30-31
3.1.2部分可以观察当前访问研究和模型之间的折衷分析..............................31-33
3.2单用户学习过程中的探索与利用..............................33-36
3.3多用户学习中探索和利用之间的折衷..............................36-45
3.3.1基于混合策略的渠道选择策略..............................36-37
3.3.2多用户学习中探索和利用之间的折衷……37-39 [/BR/] 3.3.3分布式多用户学习算法..............................39-40
3.3.4模拟结果..............................40-45
3.4本章概述..............................45-46
第4章基于进化动力学的多用户学习策略..............................46-60
4.1游戏中的多用户竞争和学习..............................46-51 [/BR/] 4.1.1多用户竞争和游戏..............................46-48[/比尔/] 4.1.2游戏中的学习..............................48-49[/ Br/] 4.1.3随机游戏学习..............................49-51
4.2基于进化动力学的多用户学习策略..............................51-54
4.2.1多用户频道选择的游戏分析..............................51-52 [/BR/] 4.2.2基于进化动力学的多用户学习策略..............................52-54
4.3算法性能比较..............................54-59
4.4本章概述..............................59-60

小结

认知无线电能有效解决授权频谱利用率低和频带资源稀缺的问题。它的一个重要特征是认知无线网络中的用户是智能的,能够观察和学习优化他们的性能。认知用户通过他们对环境的感知和与网络中其他用户的交互来动态调整通信参数。本文主要研究在认知无线电用户感知能力有限的情况下,如何有效地学习环境参数以及如何与其他用户共享空空闲频谱。主要内容如下:
1。研究了认知无线电频谱共享的潜在问题和分散非合作频谱接入的基本原理。
2。分析当单用户信道感知和频谱接入被建模为多臂强盗(MAB)问题时勘探和开发的折衷,并在此基础上将勘探和开发的折衷扩展到多用户学习;
3。在多用户学习过程中,提出了一种基于混合策略的信道选择机制,有效缓解了二级用户之间的大量冲突,从而提高了频谱利用效率。
4。分析了进化博弈的基本原理,并分析了其在认知无线电网络中的应用。
5。提出了一种基于进化动力学的多用户学习策略。这种策略使用户能够公平有效地共享空空闲频谱。在仿真分析中,可以看出其对用户选择策略的干扰具有良好的恢复性能。
本文对认知无线电中多用户学习策略的研究进行了初步的探讨和研究,并取得了一些重要的研究成果,如多用户动态学习中探索与利用的折中,以及基于进化动力学的学习方法。