基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的CogMesh功率適配與頻譜接入技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，日益增長(zhǎng)的無(wú)線通信需求與有限的無(wú)線頻譜資源之間的矛盾越來(lái)越突出。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)為在頻譜資源緊缺的情況下提高頻譜利用率的構(gòu)想開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的局面，它允許非經(jīng)授權(quán)的無(wú)線通信設(shè)備根據(jù)一定的學(xué)習(xí)和決策算法，主動(dòng)地檢測(cè)和有效地利用專用授權(quán)頻段上空閑頻譜資源，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間、頻率、空間的三維頻譜復(fù)用。CogMesh基于Mesh網(wǎng)絡(luò)，利用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特性和認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)相融合，得到了一種新的網(wǎng)絡(luò)模型。本學(xué)位論文針對(duì)當(dāng)C

2、ogMesh網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)知無(wú)線電用戶以O(shè)verlay和Underlay兩種不同的頻譜共享方式與授權(quán)用戶共享授權(quán)頻段時(shí)的功率適配和機(jī)會(huì)式頻譜接入問題，主要從以下三個(gè)方面展開了深入的研究，概括為：
　　 研究了CogMesh網(wǎng)絡(luò)中相鄰簇之間的鏈接問題。特別地，針對(duì)相鄰兩個(gè)簇有公共路由節(jié)點(diǎn)的情況進(jìn)行了深入的討論。傳統(tǒng)的簇間鏈接完成一次信息的交互需要4次傳輸，若采用基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，路由節(jié)點(diǎn)能夠把同時(shí)接收來(lái)自兩個(gè)簇頭的信息轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)方

3、，大大減少了信息交換所需要的傳輸次數(shù)。進(jìn)一步，研究了在授權(quán)用戶的發(fā)送功率隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，路由節(jié)點(diǎn)該如何來(lái)選取發(fā)送功率級(jí)的問題。基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)，提出了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的發(fā)送功率選擇算法和基于ε貪婪的智能簇間鏈接算法。這兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)就是在動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和對(duì)授權(quán)用戶信息不完全了解的情況下，路由節(jié)點(diǎn)能夠通過與無(wú)線通信環(huán)境的交互做出最優(yōu)發(fā)送功率的選擇。
　　 研究了CogMesh網(wǎng)絡(luò)中的非合作功率適配問題。在同一頻段上共同傳輸時(shí)，為

4、了保證對(duì)授權(quán)用戶造成的干擾在可承受范圍內(nèi)，認(rèn)知無(wú)線電用戶可適當(dāng)調(diào)整其發(fā)送功率。認(rèn)知無(wú)線電用戶自治的屬性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是動(dòng)態(tài)的，因此，在隨機(jī)賽局的理論框架下首先將增強(qiáng)學(xué)習(xí)中的單用戶Q學(xué)習(xí)算法推廣到了多用戶的情形，得到了多用戶Q學(xué)習(xí)隨機(jī)功率適配算法。但是該算法存在的一個(gè)問題，認(rèn)知無(wú)線電用戶在學(xué)習(xí)的過程中需要知道競(jìng)爭(zhēng)用戶的策略信息，這是很難辦到的。進(jìn)而提出了基于揣測(cè)多用戶Q學(xué)習(xí)的隨機(jī)功率適配算法，每個(gè)認(rèn)知無(wú)線電用戶可以根據(jù)自己當(dāng)?shù)夭煌耆男畔ⅲ?/p>

5、揣測(cè)出競(jìng)爭(zhēng)用戶對(duì)自身學(xué)習(xí)的累積影響，在此揣測(cè)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)得到最優(yōu)功率適配策略。并在理論上證明了基于揣測(cè)多用戶Q學(xué)習(xí)的隨機(jī)功率適配算法在一定的條件下將收斂到最優(yōu)發(fā)送功率策略。
　　 研究了CogMesh網(wǎng)絡(luò)中非合作頻譜接入問題。在Overlay的頻譜共享方式中，認(rèn)知無(wú)線電用戶只能在授權(quán)用戶“休眠”時(shí)機(jī)會(huì)式地使用授權(quán)頻段。當(dāng)授權(quán)用戶的活動(dòng)規(guī)律已知時(shí)，不同簇內(nèi)相互競(jìng)爭(zhēng)的認(rèn)知無(wú)線電用戶頻譜接入既是一個(gè)非合作博弈過程，也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。