基于議價博弈的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著移動無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，有限的頻譜資源正變得日趨緊張。而認(rèn)知無線電技術(shù)的出現(xiàn)，為解決對頻譜資源的有效利用和異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的智能融合等問題提供了一種可行的解決方案。在基于Underlay模型的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，授權(quán)用戶允許認(rèn)知用戶利用授權(quán)頻譜資源進(jìn)行通信，而認(rèn)知用戶必須控制其發(fā)射功率以滿足授權(quán)用戶所設(shè)定的干擾溫度門限。同時，為了滿足一定的認(rèn)知通信服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，簡稱QoS）要求，認(rèn)知用戶的發(fā)射功

2、率又必須足夠保證其自身數(shù)據(jù)傳輸所需的最小信干噪比（Signal-to-Interference-Noise-Ratio，簡稱SINR）。此外，由于實際無線通信信道通常存在包括路徑損耗、陰影衰落和小尺度衰落等多重復(fù)合衰落，而這些衰落的隨機(jī)特征和相互疊加會導(dǎo)致無線信道增益的不確定性。為了解決不確定無線信道增益條件下的認(rèn)知用戶發(fā)射功率控制問題，本論文重點研究了Underlay模型下能同時滿足干擾溫度限制和認(rèn)知用戶QoS需求的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)分布式

3、功率控制技術(shù)。
　　首先，為了抵消無線信道增益不確定性所帶來的影響，本論文基于認(rèn)知用戶之間以及認(rèn)知與授權(quán)用戶之間無線信道增益的統(tǒng)計特性來定義認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中每個認(rèn)知用戶的發(fā)射功率約束條件，并將 Underlay模型下的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射功率控制問題建模為一個最大化認(rèn)知用戶整體傳輸速率的受限優(yōu)化問題。
　　其次，針對現(xiàn)有基于 Karush-Kuhn-Tucker（簡稱 KKT）解的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制算法普遍存在的控制信息交互開銷

4、過大和計算復(fù)雜度過高的問題，本論文在Rubinstein bargaining（簡稱RB）討價還價博弈模型的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有的多人雙邊博弈模型（Multi-party Bilateral Bargaining，簡稱MBB）進(jìn)行了擴(kuò)展，詳細(xì)描述了MBB博弈過程，并給出該博弈均衡解的求解辦法和結(jié)果，從而為基于議價博弈的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制機(jī)制設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。
　　最后，本論文將MBB博弈模型與認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制問題進(jìn)行結(jié)合，提出了一種

5、全新的基于MBB均衡解的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)分布式功率控制機(jī)制。受益于MBB均衡解的明確性和僅需要多項式計算復(fù)雜度，該機(jī)制僅需要在授權(quán)和認(rèn)知用戶之間交互很少的控制信息，并能很好地適應(yīng)隨機(jī)變化的無線信道增益對認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制造成的影響。仿真結(jié)果表明，與現(xiàn)有基于納什議價均衡解（Nash bargaining solution，簡稱NBS）的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)功率控制算法相比，基于MBB的功率控制算法可以在同時滿足授權(quán)用戶干擾溫度限制和認(rèn)知用戶QoS需