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认知无线电网络中提高传输层端到端吞吐率的跨层参数配置
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP393.4[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,绵阳621010
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61072138)和国防基础科研计划(批准号:B3120110005)资助的课题.
中文摘要:

在认知无线电网络中,传输层端到端(TCP)吞吐率是衡量网络性能的重要指标.前期相关研究大都具有以下两方面缺点:第一,大部分研究只考虑了协议底层参数来优化物理链路性能,对传输层性能有所忽略;第二,目前的研究大都基于马尔可夫决策过程建模,这需要网络具有完全知识,使得这类模型的应用受到很大限制.针对以上问题,本文提出一种新的算法:网络中每个节点通过联合配置物理层调制方式、发射功率、链路层信道接入和TCP拥塞控制因子来找到传输层端到端近似最优吞吐率.由于无线设备对环境感知存在误差,本文将网络模型建模为部分可观测马尔可夫决策过程,并将其转换成信念状态马尔可夫决策过程,采用Q值迭代找到近似最优策略.仿真分析表明,提出的算法能在动态无线环境下以一定的误差限收敛于最优策略,能在功率受限条件下,有效提高传输层端到端吞吐率.

英文摘要:

In cognitive radio network (CRN), TCP end to end throughput is one of the key issues to measure its performance. However, most of existing research efforts devoted to TCP performance improvement have two weaknesses as follows. First, most of them only consider the underlying parameters to optimize the physical performance, but the TCP performance is neglected. Second, they are largely formulated as a Markov decision process (MDP), which requires a complete knowledge of network and cannot be directly applied to CRNs. To solve the above problems, a Q-BMDP algorithm is proposed in this paper. Each user in CRN combines modulation type and transmitting power at the physical layer, access channels at the media access control layer and TCP congestion control factor to maximize the TCP throughput. Due to the existence of perception error of environment, this issue is formulated as a partial observable Markov decision process (POMDP) which is then converted to belief state MDP, with Q-value iteration to find the approximately optimal strategy. Simulation and analysis results show that the proposed algorithm can be approximately converged to optimal strategy under a maximum error limit, and can effectively improve TCP throughput in a dynamic wireless network under the premise of the limited power consumption.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),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(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876