认知基站频谱管理算法在高速铁路中的应用
发布时间：2021-01-14 11:27
GSM-R铁路专用数字移动通信系统的可用频段为上行885-889MHz下行930-934MHz,仅4MHz的频谱资源以及静态频谱分配的策略严重限制了铁路专用数字移动通信系统的质量保证及业务发展。作为实现中国梦的重要一环,在“交通强国、铁路先行”的感召下,中国铁路正在向着安全、高效、温馨、便捷等目标持续迈进,对高速环境下无线通信业务的种类和质量提出了越来越高的要求,这使得传统固定分配频谱的方式已不能满足铁路日益增长的频谱需求。认知无线电技术被认为是解决频谱问题的一个重要方法,基于上述情况,论文提出了适合高速铁路中认知基站频谱管理的算法,希望通过合理的规划和决策,降低认知用户的频谱切换次数,解决多用户切换时频谱受限的问题,从而提升通信的质量。论文主要工作如下:将增强学习算法Q-Learning应用到认知基站的频谱管理中。利用Q-Learning算法学习认知基站附近主用户的行为规律,选取合适的学习速率和阻尼系数,以累积的Q值对信道进行评估,为高速铁路用户动态分配合适的信道。分别在简单场景和复杂场景下对认知基站Q-Learning频谱管理算法进行仿真分析。针对运用Q-Learning频谱管理算...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１认知基站的认知过程??
图３．?１认知基站的环境??由于认知基站附近的用户行为是不确定的，具有极大的随机性，可以认为其行随机过程。认知基站的主要任务就是在任何时间和地点，根据用户行为，分配
Ｔ???｜改ｉ状??Ｉ?态??图３．?２认知基站对不同动作的评估??图３．?３为基于Ｑ－Ｌｅａｒｎｉｎｇ算法的频谱管理过程。图中标有字母和背景位灰色的代??表占用，白色表示空闲。在某一时刻，认知基站获得所有信道的评估值，如果切换信道，??则选择具有最大Ｑ值的信道。??ｆｉｌｌ?Ｗ?＼［？ｉ［；：？：?＜?Ｉ?Ｉ?＼１；：??信道?２??Ｉ?＂?Ｖ?？?ｂ?Ｍ?５ｉ?Ｉ?６２?Ｉ?ａ?８２５２Ｋ？２？?—??信道３?８?；．＼?ｅ?／?ｃ?ｔ；ｌ?Ｉ?ａ?？??画＾?Ｖ?ｎ??３Ｘ－１?ＱＸ－：?？－ｌ?〇－：?Ｗ－：?ＱＳ－ｉ?〇？－：?Ｑｊｆ－ｌ?ＱＸ－！?Ｗ－：?？ｆ－ｉ?？－：?？ｆ－ｉ?ＱＳ－ｉ?ｆｉｆ－１?？；－：?ＱＳ－ｉ?０５－１?？ＫＢＫ??倌道?Ｎ?ｆｆｉＨ?ｆｆｌ?ｏｘ?ａｓ?０．Ｖ?ｆｆｌ?＜ｙ?职料?〇ｙ?讲?ｇｙ??图３．?３频谱管理算法的过程??３．?４仿真分析??在本小节中，将通过试验仿真的形式，分析铁路环境下的认知基站分配算法，并对??其性能进行详细分析。??３．?４．１实验设计??在论文中，将采用ＮＳ２网络仿真软件建立相关的通信环境，并分析其网络性能。为??了方便信息共享，建立数据库来传递不同信息，参考相关的文献，完成下列模块的设计。??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析军事通信应用认知无线电技术效果研究[J]. 徐海东. 电脑迷. 2018(11)
[2]基于Q-learning的动态频谱接入算法研究[J]. 张亚洲,周又玲. 海南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]基于HMM信道预测的认知无线网络能效优化研究[J]. 邓冬梅,韩宾,李金夫. 通信技术. 2018(03)
[4]基于策略的频谱资源动态分配技术[J]. 王琳,刘为,唐瑞波. 中国电子科学研究院学报. 2018(01)
[5]认知无线电中传输阶段频谱感知研究[J]. 董占奇,陈忠,张贤达. 工程科学与技术. 2018(01)
[6]5G移动通信中的动态频谱共享简述[J]. 徐大钧. 中国无线电. 2017(08)
[7]认知无线电概念与发展现状浅析[J]. 万雅品. 电脑知识与技术. 2017(15)
[8]认知无线电关键频谱感知技术及应用分析[J]. 曾莉. 通信与信息技术. 2017(01)
[9]认知多中继网络中联合中继选择与预编码算法[J]. 宋明红,吴波,刘春晓. 电子技术应用. 2016(10)
[10]基于认知无线电技术的动态频谱管理构想[J]. 陈岩,唐艳. 数字通信世界. 2016(05)
博士论文
[1]认知无线电关键技术研究[D]. 赵建立.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]认知无线电网络中频谱感知算法的研究[D]. 李龙彪.成都理工大学 2017
[2]基于时间均衡的认知通信系统资源管理与分配[D]. 郭宗焕.西安电子科技大学 2015
[3]基于隐藏马尔可夫模型的信道质量预测[D]. 周瀚文.西安电子科技大学 2014
[4]高速移动场景下蜂窝无线通信网络群切换策略研究[D]. 王淡宜.西南交通大学 2014
[5]认知无线电中多用户环境下协作频谱感知策略的研究[D]. 金婷婷.华中科技大学 2012
[6]基于频谱管理的认知引擎和关键技术研究[D]. 徐艳.西安电子科技大学 2012
[7]GSM-R网络规划及关键技术[D]. 吴江.北京邮电大学 2009
本文编号：2976815
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１认知基站的认知过程??
图３．?１认知基站的环境??由于认知基站附近的用户行为是不确定的，具有极大的随机性，可以认为其行随机过程。认知基站的主要任务就是在任何时间和地点，根据用户行为，分配
Ｔ???｜改ｉ状??Ｉ?态??图３．?２认知基站对不同动作的评估??图３．?３为基于Ｑ－Ｌｅａｒｎｉｎｇ算法的频谱管理过程。图中标有字母和背景位灰色的代??表占用，白色表示空闲。在某一时刻，认知基站获得所有信道的评估值，如果切换信道，??则选择具有最大Ｑ值的信道。??ｆｉｌｌ?Ｗ?＼［？ｉ［；：？：?＜?Ｉ?Ｉ?＼１；：??信道?２??Ｉ?＂?Ｖ?？?ｂ?Ｍ?５ｉ?Ｉ?６２?Ｉ?ａ?８２５２Ｋ？２？?—??信道３?８?；．＼?ｅ?／?ｃ?ｔ；ｌ?Ｉ?ａ?？??画＾?Ｖ?ｎ??３Ｘ－１?ＱＸ－：?？－ｌ?〇－：?Ｗ－：?ＱＳ－ｉ?〇？－：?Ｑｊｆ－ｌ?ＱＸ－！?Ｗ－：?？ｆ－ｉ?？－：?？ｆ－ｉ?ＱＳ－ｉ?ｆｉｆ－１?？；－：?ＱＳ－ｉ?０５－１?？ＫＢＫ??倌道?Ｎ?ｆｆｉＨ?ｆｆｌ?ｏｘ?ａｓ?０．Ｖ?ｆｆｌ?＜ｙ?职料?〇ｙ?讲?ｇｙ??图３．?３频谱管理算法的过程??３．?４仿真分析??在本小节中，将通过试验仿真的形式，分析铁路环境下的认知基站分配算法，并对??其性能进行详细分析。??３．?４．１实验设计??在论文中，将采用ＮＳ２网络仿真软件建立相关的通信环境，并分析其网络性能。为??了方便信息共享，建立数据库来传递不同信息，参考相关的文献，完成下列模块的设计。??－１３－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析军事通信应用认知无线电技术效果研究[J]. 徐海东. 电脑迷. 2018(11)
[2]基于Q-learning的动态频谱接入算法研究[J]. 张亚洲,周又玲. 海南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]基于HMM信道预测的认知无线网络能效优化研究[J]. 邓冬梅,韩宾,李金夫. 通信技术. 2018(03)
[4]基于策略的频谱资源动态分配技术[J]. 王琳,刘为,唐瑞波. 中国电子科学研究院学报. 2018(01)
[5]认知无线电中传输阶段频谱感知研究[J]. 董占奇,陈忠,张贤达. 工程科学与技术. 2018(01)
[6]5G移动通信中的动态频谱共享简述[J]. 徐大钧. 中国无线电. 2017(08)
[7]认知无线电概念与发展现状浅析[J]. 万雅品. 电脑知识与技术. 2017(15)
[8]认知无线电关键频谱感知技术及应用分析[J]. 曾莉. 通信与信息技术. 2017(01)
[9]认知多中继网络中联合中继选择与预编码算法[J]. 宋明红,吴波,刘春晓. 电子技术应用. 2016(10)
[10]基于认知无线电技术的动态频谱管理构想[J]. 陈岩,唐艳. 数字通信世界. 2016(05)
博士论文
[1]认知无线电关键技术研究[D]. 赵建立.华北电力大学 2014
硕士论文
[1]认知无线电网络中频谱感知算法的研究[D]. 李龙彪.成都理工大学 2017
[2]基于时间均衡的认知通信系统资源管理与分配[D]. 郭宗焕.西安电子科技大学 2015
[3]基于隐藏马尔可夫模型的信道质量预测[D]. 周瀚文.西安电子科技大学 2014
[4]高速移动场景下蜂窝无线通信网络群切换策略研究[D]. 王淡宜.西南交通大学 2014
[5]认知无线电中多用户环境下协作频谱感知策略的研究[D]. 金婷婷.华中科技大学 2012
[6]基于频谱管理的认知引擎和关键技术研究[D]. 徐艳.西安电子科技大学 2012
[7]GSM-R网络规划及关键技术[D]. 吴江.北京邮电大学 2009
本文编号：2976815
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