基于博弈論的無線通信抗干擾關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信的快速發(fā)展,干擾逐漸成為抑制通信性能提高的一個重要因素,如何降低和消除無線通信中的干擾成了人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。從干擾的主觀性可以將其分為無意干擾和惡意干擾,無意干擾指的是在民用通信中,用戶為了競爭有限的頻譜資源而對其它用戶造成的干擾,在分布式通信系統(tǒng)中,用戶可以自主決策而無需設(shè)置中心控制臺,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少了占用信道的開銷,此時采用博弈論分析每個理性用戶的行為,根據(jù)效用函數(shù)得出博弈均衡解,最大化用戶效用值的同時抑制用戶間

2、的相互干擾。惡意干擾主要出現(xiàn)在軍事通信的電子對抗中,由于敵方的敵意干擾,特別是在攔截,監(jiān)聽及對抗等環(huán)境中,通信被中斷的概率增加,對敵方干擾效果的動態(tài)評估將直接決定己方通信抗干擾技術(shù)的策略選擇、最終性能與代價。干擾對抗和通信抗干擾是敵我雙方的干擾策略和抗干擾策略的較量,其實(shí)質(zhì)是一種博弈的過程。博弈論作為研究相互影響的決策選擇的理論,它不僅僅是在已知對方行動時,根據(jù)對方的決策而采取相應(yīng)的策略,更重要的是可以在未知對方行動信息時對整個決策過程

3、進(jìn)行預(yù)判和分析,選擇使得自身利益最大化的策略。因此可以使用博弈論對干擾對抗效果評估進(jìn)行分析,從而得到最優(yōu)的干擾對抗策略組合。
　　本文主要分為六個部分。第二章概述了博弈論的基本概念和定義,博弈類型分類并重點(diǎn)給出了用于干擾對抗效果評估的非合作完全信息博弈模型及納什均衡值求解過程。
　　在第三章中,對分布式通信系統(tǒng)中的功率控制問題利用博弈理論進(jìn)行了研究,首先采用非合作博弈,分別分析了在以用戶容量和能效比為效用函數(shù)的情況下,用戶的

4、功率控制問題,此時得到的納什均衡解雖然是用戶效用值最大化的穩(wěn)定點(diǎn),但其性能不是全局最優(yōu),相對于性能上界有較大差距。為了提高用戶性能,引入了代價函數(shù)和重復(fù)博弈兩種方法對非合作博弈進(jìn)行性能改進(jìn),同時降低了用戶間干擾。接下來采用合作博弈對功率控制問題進(jìn)行分析,分別考慮納什議價博弈和K-S議價博弈模型下用戶的策略選擇,得到了相應(yīng)的議價均衡解,具有帕累托特性,后者關(guān)注弱勢用戶,提高了系統(tǒng)中最小性能值用戶的數(shù)值,減小了用戶間的性能差距,使得整個系統(tǒng)

5、更具有公平性。博弈理論為分布式通信系統(tǒng)中用戶的資源分配提供了一個非常有效的分析方法和行為準(zhǔn)則。
　　第四章中主要研究了非合作博弈在干擾對抗效果評估中的應(yīng)用。首先概述了干擾對抗技術(shù)的研究現(xiàn)狀,通過對干擾對抗通信模型并對對抗問題的描述,構(gòu)建干擾效果評估非合作零和博弈和算法設(shè)計(jì),最后對干擾對抗策略和效用函數(shù)進(jìn)行了分析,選取了誤碼率作為效用函數(shù),并給出了不同干擾對抗中的誤碼率公式,對抗雙方根據(jù)誤碼率效用值,得出納什均衡解。依據(jù)上述理論依據(jù)

6、,本文提出:可以根據(jù)博弈論分析得出的干擾對抗效果評估的結(jié)果進(jìn)行通信抗干擾策略選擇,使得抗干擾和干擾效果最優(yōu)化。更進(jìn)一步,決策者根據(jù)博弈均衡結(jié)果進(jìn)行再次判斷,如果最優(yōu)的抗干擾效果不能滿足通信要求則通信方選擇無線電靜默,同理,如果最優(yōu)干擾效果依然不能干擾正常通信,則干擾方出于節(jié)省功率考慮,將選擇不再干擾。這將可分別應(yīng)用于干擾機(jī)設(shè)計(jì)與通信抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)。
　　第五章是基于非合作博弈的干擾對抗效果評估性能的仿真分析,首先對不同干擾環(huán)境的