基于情景感知的分布式頻譜接入策略研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)和無線用戶的日益壯大，無線頻譜資源嚴(yán)重稀缺，固定頻譜接入技術(shù)已經(jīng)不能滿足如此嚴(yán)峻的形勢，因此動(dòng)態(tài)頻譜接入應(yīng)運(yùn)而生。與集中式動(dòng)態(tài)頻譜接入相比，分布式動(dòng)態(tài)頻譜接入具有無集中控制單元、穩(wěn)健性好和復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，因此分布式頻譜接入是未來認(rèn)知無線電研究的主流發(fā)展方向。在分布式頻譜接入的場景中，主要的問題是認(rèn)知用戶之間如何共享主用戶提供的可用信道集合，涉及到認(rèn)知用戶的位置、信道條件、認(rèn)知用戶競爭信道概率等參數(shù)。在現(xiàn)有的分布式頻譜接入的研

2、究中，干擾的計(jì)算考慮的是全部認(rèn)知用戶相互的影響，往往忽略了用戶位置、用戶行為、業(yè)務(wù)需求等通信環(huán)境（情景）屬性的影響，而研究這些問題對(duì)進(jìn)一步挖掘和提升頻譜資源利用率具有重要的意義。因此本文基于用戶位置、用戶行為等情景屬性，針對(duì)分布式信道選擇問題，研究了頻譜接入策略，論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1．針對(duì)認(rèn)知用戶相對(duì)空間位置的不同可能提供空間復(fù)用的頻譜接入機(jī)會(huì)，提出了基于認(rèn)知用戶位置信息的頻譜空間復(fù)用策略，其思想是引入空間位置干擾

3、圖描述相鄰用戶之間的干擾關(guān)系并度量干擾容限，將信道狀態(tài)關(guān)聯(lián)為速率約束。在此基礎(chǔ)上將認(rèn)知用戶之間的博弈問題建模為以最大化吞吐量為目標(biāo)的最優(yōu)信道集合選擇問題。并理論證明了納什均衡解的存在性。通過仿真驗(yàn)證了策略的合理性和有效性，結(jié)果表明基于用戶位置的空間復(fù)用策略，明顯地提高了系統(tǒng)吞吐量和頻譜利用率。
　　2．在基于空間復(fù)用策略的基礎(chǔ)上，考慮處于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)知用戶參與競爭信道的業(yè)務(wù)需求、意愿和滿意度，引入競爭信道概率參數(shù)，提出了基于用戶

4、行為的分布式頻譜接入策略和博弈模型，以認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)損失吞吐量最小化為優(yōu)化目標(biāo)，求解最優(yōu)的信道選擇集合即納什均衡解，通過理論推導(dǎo)證明了解的存在性。仿真結(jié)果表明考慮用戶行為和滿意度后，在保證用戶QOS需求前提下，所提議的頻譜共享策略提高了系統(tǒng)吞吐量及用戶滿意度。
　　3．針對(duì)基于策略隨機(jī)選擇算法求納什均衡解過程中，學(xué)習(xí)步長的選擇對(duì)收斂速度和性能的反向作用，提出了一種自適應(yīng)步長隨機(jī)學(xué)習(xí)算法，該方法通過迭代過程中的懶惰因子來自適應(yīng)更新學(xué)習(xí)步長