認知無線電系統(tǒng)中基于博弈論的功率分配算法的研究.pdf

1、隨著信息時代的到來，無線設備被廣泛使用，頻譜資源日趨緊張，而由于現(xiàn)有的固定頻譜分配策略，導致許多已經分配給授權用戶的頻譜在某些時間段卻處于空閑狀態(tài)，沒有得到充分使用。認知無線電技術(CR:CognitiveRadio)的出現(xiàn)，為解決頻譜資源不足、提高頻譜的利用率等問題，提供了一條新思路。 認知無線電是以軟件無線電為擴展平臺的一種新的智能無線通信技術，能夠隨外界環(huán)境的變化自適應地調整通信系統(tǒng)參數(shù)。它通過無線傳輸場景分析、信道狀態(tài)估

2、計及其容量預測、功率控制和頻譜管理這三個工作環(huán)節(jié)的順序工作，獲得干擾溫度和頻譜空穴等信息，并選擇最佳的接入頻譜和工作參數(shù)。本論文的研究就是針對認知無線電的功率資源分配(即功率控制)展開的。 博弈論是一種依靠嚴謹?shù)臄?shù)學模型，來解決現(xiàn)實世界中決策主體之間相互利益競爭的工具。博弈的目的，就是為了尋求一個能實現(xiàn)整體最優(yōu)的最佳策略組合(即所謂的納什均衡)，從而使每個參與者的策略都是對其他參與者策略的最優(yōu)反應。論文采用博弈論的方法，來分析研

3、究認知無線電系統(tǒng)中發(fā)送端的功率競爭問題。 針對認知無線電技術的特點，論文建立了NPGPsigmoid模型來進行功控博弈分析。在DavidGoodman的非合作功率控制模型的基礎上，提出了一種僅和用戶信干比相關的S型傳輸效率函數(shù)，它使得基礎效用函數(shù)的建立不受用戶調制方式的限制，適合采用多種無線接入技術的認知無線電用戶。本論文采用了基于路徑增益的動態(tài)價格函數(shù)，從而建立了新的NPGPsigmoid模型，通過論證表明該模型在博弈過程中，

4、存在納什均衡且可以通過重復剔除劣勢的方法找到唯一的均衡點。這種新的模型在控制CR用戶發(fā)射功率的同時，能帶來效用的增加，所采用的基于路徑增益的價格函數(shù)也改善了靜態(tài)價格的公平性缺陷。MATLAB仿真表明新的NPGPsigmoid模型和傳統(tǒng)的NPG及NPGP模型相比，將帶來明顯的性能改善，另外，論文還對其在不同參數(shù)情況下的性能表現(xiàn)做了比較和分析。 為了降低系統(tǒng)處理的復雜度，論文還從數(shù)學意義的角度，提出了一種歸一化博弈模型，并且也引入了