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基于POMDP的跨层机会频谱接入优化设计
  • ISSN号:1000-3428
  • 期刊名称:《计算机工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61072138);国家部委基金资助项目
中文摘要:

在功率受限的机会频谱接入(OSA)研究中,大多使用完全可观测马尔可夫决策过程(MDP)对环境建模,以提高物理层或介质访问控制(MAC)层指标,但由于感知设备的限制,无法保证用户对环境完全感知。为解决该问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)与Sarsa(2)的跨层OSA优化设计方案。结合MAC层和物理层,采用POMDP对功率受限且有感知误差的次用户频谱感知和接入过程进行建模,并将其转换为信念状态MDP(BMDP),使用Sarsa(λ)算法对其进行求解。仿真结果表明,在功率受限条件下,该Sarsa(λ)—BMDP方案的有效传输容量、吞吐量和频谱利用率分别比完全可观测Q—MDP方案低9%、7%和3%左右,其误比特率比基于点的值迭代PBVI—POMDP方案低20%左右,比Q—MDP方案高16%左右。

英文摘要:

Most of the existing studies about Opportunistic Spectrum Access(OSA) under the power constraint use the completely observable Markov Decision Process(MDP) for environmental modeling to improve the single Medium Access Control(MAC) layer or physical layer indicators. Due tO the limitations of the perceived equipment, it is difficult to ensure that users can obtain the environment's fully information. To solve this problem, this paper proposes a cross-layer optimization OSA design based on Partially Observable MDP(POMDP) and Sarsa(λ). The secondary user's spectrum sensing and access problem subject to the power constraint is modeled as a POMDP by combining the medium access control layer and the physical layer. The POMDP is converted to the Belief state MDP(BMDP). The Sarsa(λ) algorithm is used to achieve the solution of BMDP model. Simulation results show that the proposed design under the power constraint reduces the effective transmission capacity, throughput and spectrum utilization by 9%, 7% and 3% compared with Q-MDP scheme, reduces the bit error rate by 20% compared with PBVI-POMDP scheme, and improves the bit error rate by 16% compared with Q-MDP scheme.

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期刊信息
  • 《计算机工程》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:华东计算技术研究所 上海市计算机学会
  • 主编:游小明
  • 地址:上海市桂林路418号
  • 邮编:200233
  • 邮箱:ecice06@ecict.com.cn
  • 电话:021-64846769
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3428
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1289/TP
  • 邮发代号:4-310
  • 获奖情况:
  • 1999~2000、2001~2002年度信息产业部优秀期刊奖,2003-2004、2005-2006年度信息产业部电子精品科技...,2007-2008、2009-2010年度工业和信息产业部电子精...,012年度中国科技论文在线优秀期刊一等奖,2013年度中国科技论文在线优秀期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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