以綠能為觀點的感知無線電下最佳傳輸策略的設計與模擬

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藍乾上(LAN,CHIEN-SHANG) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

以綠能為觀點的感知無線電下最佳傳輸策略的設計與模擬
(Design and Simulation of Optimal Transmission Power Management for Energy Harvesting Cognitive Radio Networks)

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摘要(中)

在此篇論文裡，吾人考慮了以綠能為觀點的感知無線電網路，沒有頻譜認證的次要使用者需利用頻譜檢測技術去檢測主要使用者是否正在傳輸資料，如果主要使用者是處於閒置狀態，次要使用者會接取頻譜去傳送資料。由於吾人考慮的次要使用者為一能量採集點，在每一時刻來的能量為一隨機過程，因此不能隨意地耗費能量。當次要使用者決定執行頻譜檢測，雖然消耗越多的能量，主要使用者狀態越明確，但用來傳送資料的能量與時間相對地減少。所以吾人以部分觀察馬可夫決策過程(POMDP)來找出最佳傳送策略，此決策過程會根據過往的觀察與現今的狀態來選出最好的動作。由於考慮的狀態總數過大，無法找出最佳解，所以吾人以兩種次佳解決策過程來解決上述所說的問題。最後吾人所提出的次佳解比其他次佳解方法還好。

摘要(英)

In this paper, we consider energy harvesting cognitive Radio. No licensed, low priority secondary user needs to estimate licensed, high priority primary user’s activity by using spectrum sensing. If the sensing result is idle, secondary user will access bandwidth to transmit its own data. Due to secondary user is an energy harvesting sensor node, harvested energy is a stochastic process at any given time. Therefore we can’t waste any energy causally. When primary user decides to execute the action of spectrum sensing, the more energy for sensing is more reliable, SU has less time and energy to transmit signal. We formulate the optimal power management as partially observable Markov decision process(POMDP). POMDP will find an optimal policy based on previous observations and current informations. Thanks to the total number of states are too large, we can’t find an optimal solution. We use two sub-optimal solution to solve original POMDP. Finally, the sub-optimal solution we propose is better than another approach in other paper.

關鍵字(中)

★ 感知無線電
★ 能量採集
★ POMDP

關鍵字(英)

★ Cognitive Radio
★ energy harvesting
★ POMDP

論文目次

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻參考 2
第二章研究理論介紹 4
2.1 感知無線電(Cognitive Radio) 4
2.2頻譜檢測(Spectrum Sensing) 5
2.2.1 多維度頻譜檢測 6
2.3 馬可夫決策過程 9
2.3.1 MDP 基本模型與概念 9
2.3.2 基本模型 9
2.3.3 狀態集合 10
2.3.4 動作集合 11
2.3.5 狀態轉移機率函數 12
2.3.6 即時報酬函數 13
2.3.7 MDP策略 14
2.3.8 MDP解決方法 16
2.4 部分觀察馬可夫決策過程 19
2.4.1 POMDP系統模型 20
2.4.2 觀察 21
2.4.3 可信狀態 22
2.4.4 可信狀態更新 23
2.4.5 POMDP策略 24
第三章系統模型 26
3.1 能量採集與電池模型 26
3.1.1 能量採集模型 26
3.1.2 電池轉移模型 28
3.2 時變通道模型 28
3.3 能量檢測 30
3.3.1 一般的能量檢測 30
3.3.2 能量檢測技術 31
3.4 單一使用者的感知無線電 35
3.4.1主要使用者的系統模型 37
3.4.2次要使用者的系統模型 37
3.5 POMDP 解決方法 46
3.5.1 離散型可信狀態次佳解法 47
3.5.2已知型次佳解法 50
第四章證明 56
4.1 可信狀態位階與數值關係 56
第五章模擬數據與討論 64
第六章結論 73
附錄 A 平均值與變異數推導 74
參考文獻 77

參考文獻

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指導教授

古孟霖(Meng-Lin Ku)

審核日期

2015-7-23

推文