基于学习的频谱感知机制和动态接入策略设计.pdf

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1、单位代码：１０２９３密级：公开考皮＃隹硕去俗义１，４Ｕ４雀４东戀论文题目：基于学习的频谱感知机制和动态接入策略设计学号１２１２０１２２１１姓名义斌￣？？．？？？，■－．：■导师‘＾－．：一专业学位类别工程硕±／背类型，全曰制—ｆ？１，Ｔ－—专业（领域）电子与通信工程＞论文提交日期＿２０１５年３月ｉ一．一ｒ．．■＾ｒＩ．Ｖ．一’

2、．巧：南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加ｔｕ示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实。，愿意承担切相关的法律责任。＞ｔ心嘴日期化．研巧生签名：：ｆ／名南京邮电大学学位论

3、女使用授权声明本人授权南京邮电大学可段■保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可心或采馬影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文一的内容相致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研巧生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。蔽Ｉ岭，ｆ名研巧生签名：文说导师签名：考日期：TheDesignofSpectrumsensingmechanisman

4、ddynamicaccesspoliciesbasedonlearningThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByBinWenSupervisor:Prof.JiweiMarch2015摘要近年来，随着无线宽带技术的飞速发展，频谱资源的紧缺正日益成为制约无线通信技术发展的瓶颈。认知无线电可通过感知周围无线环境，寻求频谱空穴，进行智能的、动态的频谱接入，实

5、现授权频谱的二次利用，为解决频谱短缺、提高授权频谱利用率提供了新的思路。如何在不干扰主用户的条件下，有效提高认知用户的吞吐量，设计并实现高效的频谱感知机制和接入策略都是需要着重考虑的因素。本文主要基于学习方法对认知无线网络中的频谱感知和动态频谱接入技术展开研究，具体内容如下：第一章，首先概述了认知无线电提出的背景、原理。接着具体介绍了认知无线电中的若干关键技术，如频谱感知、频谱管理和频谱共享等。第二章，着重介绍现有的频谱感知以及动态频谱接入技术。在频谱感知方面，本章介绍了三种常见的单用户频谱感知方法以及一

6、种基于机器学习的协作频谱感知方法，另外重点概述了当前认知无线网络中几类主要的动态频谱接入模型，此外，例举了基于Q-learning的智能频谱接入模型，并仿真验证了其接入策略的合理性。最后，对当前认知无线电所用到的机器学习方法进行了概括。第三章，针对频谱感知中的能量检测法提出了一种基于模糊C均值（FuzzyCmeans，FCM）的自适应门限选择机制。该机制只需根据接收到的能量样本的相似性和差异性进行聚类，选取隶属度值差异最小的能量样本作为最佳门限值，而无需信噪比、初始门限等先验信息，因此在能量检测中具有更强

7、的自适应性。Matlab仿真结果证明，新机制下获取的最佳门限与文中推导的高斯白噪声信道下的最佳检测器门限相比，具有很好的拟合度。第四章，基于部分观测马尔科夫决策过程（PartiallyObservableMarkovDecisionProcess,POMDP）的动态频谱接入模型，重点研究了非完美观测（存在感知误差）的情况，对两种接入策略（基于网络状态的接入策略和基于信道状态的接入策略）的影响。在此基础上，并对认知用户的吞吐量以及频谱利用率进行了仿真，最后比较和分析了两种策略的性能及复杂度。关键词:认知无线

8、电，频谱感知，动态频谱接入，机器学习IAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofwirelessbroadbandtechnology,thescarcespectrumresourcesarebecomingabottleneckandincreasinglyconstrainingtheimprovementofwirelesscommunicationstechnolo