《具有主動最佳化特性的新型認知無線電系統研究》是依託北京工業大學，由司鵬搏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：具有主動最佳化特性的新型認知無線電系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：司鵬搏
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前關於認知無線電網路的研究多假設認知用戶保證遵守不干擾主用戶的原則。傳統的用戶設備一般結構簡單、缺乏靈活性和自適應性，一般可以保證這一假設基本成立。然而未來的通信設備將具有高度的智慧型，其自主行為可能並不依照網路設計者的意圖，而有可能為了攫取個體利益而干擾其他用戶。.針對此問題，本課題將主動最佳化的概念引入認知無線電系統，通過以強制力保證實施的頻譜接入律令對違規用戶進行適當的懲罰，減少用戶間干擾、促使用戶利益協調改善，進而最大化整個系統的長期總體收益。.本課題將充分考慮認知無線電系統中用戶個體利益最大化的自主行為動機，研究用戶自主行為的最佳化及其對整個系統的影響，研究能夠保證每個用戶個體利益的改善不以損害其他用戶利益為代價的頻譜接入律令，將傳統的基於認知用戶不干擾主用戶假設的認知無線電網路發展成為利用主動最佳化特性促使用戶共同發展的系統。
結題摘要
認知無線電網路因其在高效利用非授權的無線頻譜資源的同時不干擾授權用戶（主用戶）而備受關注。本課題考慮到“認知用戶不干擾主用戶”的假設在未來智慧型通信網路中可能不再成立，引入了“主動最佳化”的概念，建立了主動最佳化認知無線電網路的架構，並深入研究了主次用戶（授權用戶/認知用戶）行為最佳化決策、動態頻譜管理、基於雲計算的主動最佳化認知無線電網路等關鍵技術。取得的主要成果包括：完成了主動最佳化認知無線電網路用戶行為決策研究。提出了認知用戶和授權用戶相互協作的框架，通過合理的頻譜律令保證系統各要素之間的行為相互協調不衝突，各要素以自身利益最大化為目標進行自主行為最佳化，從而推動整個系統的最佳化發展。考慮高速實時的頻譜市場模型，主用戶制定合理的頻譜接入律令，動態分配有限的空閒頻譜，並收回不必要的頻譜使用權，將頻譜的分配問題轉化為Restless Bandits模型並求解，在每個時隙進行頻譜分配的決策，最大化主用戶的收益的同時提高頻譜利用率。考慮在認知無線電網路中次用戶不精確的頻譜感知結果及次用戶違規傳輸行為，次用戶的收益由傳輸收益和罰金兩部分組成，並將其在主動最佳化認知無線電網路中的傳輸行為建模為部分可觀測馬爾科夫模型，進行動態最佳化。提出了主動最佳化認知無線電網路中的動態頻譜管理方法。引入小蜂窩的概念，提出了乾效性的概念，即傳輸每比特數據所產生的干擾，建立了基於能效性和乾效性的多目標收益函式，以最大化長期折扣收益為目標進行頻譜決策。針對信息物理系統套用於交通視頻監控的場景，建立了系統模型，並通過以最最佳化用戶體驗為目標的動態頻譜管理，保證了在高效利用頻譜的同時保證視頻質量。針對適用認知無線電技術的無人機網路，提出了基於導航數據的資源管理方法，利用速度、方向、位置等導航數據獲得了最佳化的頻譜分配決策。完成了基於移動雲計算的主動最佳化認知無線電網路研究。提出了基於移動雲計算網路的頻譜與計算資源聯合調度方法，研究了該網路中的性能瓶頸問題：雲計算網路中的計算/網路資源以及移動通信網路中的頻譜資源。研究了異構雲認知網路中基於服務質量的資源管理方法，定義了網路的異構增益，提出了利用異構特性提高服務質量的方法。針對雲認知無線電網路，提出了一種結合雲計算的認知用戶選擇最佳化方法，以主用戶向認知用戶收取頻譜租金最大化為最佳化目標，結合雲計算的優勢，能較好提升系統性能，且計算複雜度較低。
