本文關(guān)鍵詞：多跳無線網(wǎng)絡(luò)中面向最小代價的頻譜管理方法研究

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【摘要】：近年來,無線通信技術(shù)飛速發(fā)展并已逐漸成為人類社會生活中不可或缺的支撐技術(shù),越來越多的行業(yè)依賴無線通信技術(shù)得以發(fā)展,越來越多的人們依賴無線通信技術(shù)得以生活。同時,對于無線通信服務(wù)的需求也隨之不斷地增加,并導(dǎo)致了無線通信網(wǎng)絡(luò)中最為重要的頻譜資源變得稀缺,獲取通信服務(wù)的代價逐漸增加。如何充分利用有限的資源來滿足日益增加的無線通信服務(wù)需求,并且降低獲取通信服務(wù)的代價,成為了亟待研究的重要課題。現(xiàn)有的靜態(tài)頻譜分配管理方式是影響頻譜利用率得以提高的主要障礙,認知無線電技術(shù)的出現(xiàn)為打破當(dāng)前技術(shù)瓶頸、充分利用有限的無線通信網(wǎng)絡(luò)資源提供了有效的解決辦法。同時,隨著研究的不斷深入,如何控制無線通信網(wǎng)絡(luò)的功率和接入價格也得到了越來越多研究者的關(guān)注,對于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)的研究愈發(fā)的精益求精。本論文主要研究在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜分配管理方法,并且充分考慮網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)所需要的代價,研究可以使得網(wǎng)絡(luò)面向最小代價的頻譜分配管理方法。本論文首先研究了在多跳認知無線網(wǎng)絡(luò)中面向最低價格的頻譜分配管理方法。在最新型的認知頻譜獲取網(wǎng)絡(luò)中,對網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)進行了調(diào)整,在滿足網(wǎng)絡(luò)中用戶通信服務(wù)需求的同時,最小化用戶獲取通信服務(wù)的價格,并且站在網(wǎng)絡(luò)整體的角度考慮吞吐量,提出了一種最優(yōu)化的頻譜分配管理方法。為了降低該方法的復(fù)雜度和實際場景的應(yīng)用性,采用啟發(fā)式(Heuristic)算法對問題進行建模,在首先保證用戶通信服務(wù)需求的條件下,以簡化的算法為用戶分配接近最低價格的頻譜。本論文還研究了應(yīng)用于空氣污染監(jiān)測的信息中心化的多跳蜂窩傳感器網(wǎng)絡(luò)中的頻譜分配管理方法。由于傳感器的尺寸、存儲容量以及功率等的限制,研究了在考慮控制傳感器功率的情況下高效的利用有限的頻譜的問題。將該問題建模為帶限制條件的Restless Bandits模型,通過引入懲罰因子,進而將問題轉(zhuǎn)化為Restless Bandits模型進行處理。在保證傳感器可以有效傳輸數(shù)據(jù)的情況下,降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體功率消耗。
【關(guān)鍵詞】：認知無線電 多跳無線網(wǎng)絡(luò) 頻譜分配管理 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 認知無線電的發(fā)展11-13
• 1.2.2 無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展13
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展13-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排15-18
• 第2章 多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜管理技術(shù)18-36
• 2.1 多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)18-23
• 2.1.1 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)18-20
• 2.1.2 多跳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)20-21
• 2.1.3 多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)21-23
• 2.2 認知頻譜獲取網(wǎng)絡(luò)23-29
• 2.2.1 認知無線電技術(shù)概述23-24
• 2.2.2 認知無線電技術(shù)的工作模型24-26
• 2.2.3 認知頻譜獲取網(wǎng)絡(luò)模型26-29
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)29-31
• 2.3.1 無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)29-30
• 2.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景30-31
• 2.4 頻譜分配管理技術(shù)31-34
• 2.4.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)31-33
• 2.4.2 功率控制33-34
• 2.4.3 頻譜分配管理理論模型34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第3章 啟發(fā)式算法與Restless Bandits模型36-48
• 3.1 啟發(fā)算法36-37
• 3.2 馬爾科夫決策過程37-39
• 3.2.1 基本模型及概念37-38
• 3.2.2 策略求解38-39
• 3.3 部分可觀測馬爾科夫決策過程39-41
• 3.3.1 基本模型及概念39-40
• 3.3.2 策略求解40-41
• 3.4 多臂賭博機模型41-42
• 3.4.1 基本模型及概念41-42
• 3.4.2 Gittins指數(shù)的計算42
• 3.5 Restless Bandits模型42-46
• 3.5.1 基本模型及概念43
• 3.5.2 Restless Bandits問題的求解43-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第4章 多跳認知無線電網(wǎng)絡(luò)中面向最低價格的頻譜管理方法48-62
• 4.1 引言48-49
• 4.2 系統(tǒng)模型49-53
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型49-50
• 4.2.2 通信模型50-52
• 4.2.3 通信數(shù)據(jù)包傳輸模型52
• 4.2.4 頻譜組合模型52-53
• 4.2.5 選擇和優(yōu)化目標53
• 4.3 啟發(fā)式算法建模53-55
• 4.3.1 最優(yōu)策略的啟發(fā)式算法54-55
• 4.3.2 隨機策略的啟發(fā)式算法55
• 4.4 仿真結(jié)果及分析55-61
• 4.4.1 仿真平臺及參數(shù)設(shè)置55
• 4.4.2 仿真結(jié)果及分析55-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 空氣污染監(jiān)測多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)中面向最低能耗的頻譜管理方法62-74
• 5.1 引言62-63
• 5.2 系統(tǒng)模型63-65
• 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型63-64
• 5.2.2 通信模型64-65
• 5.2.3 服務(wù)模型65
• 5.3 帶限制條件的Restless Bandits算法建模65-69
• 5.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)空間65-66
• 5.3.2 行為和策略66
• 5.3.3 一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率66-68
• 5.3.4 能量消耗68
• 5.3.5 系統(tǒng)收益68-69
• 5.4 解決帶限制條件的restless bandits問題69-70
• 5.5 仿真結(jié)果及分析70-73
• 5.5.1 仿真平臺及參數(shù)設(shè)置70
• 5.5.2 仿真結(jié)果及分析70-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 致謝81

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本文編號：935824