基于非合作博弈的认知无线电功率控制算法研究

论文摘要

随着无线通信技术的快速发展和人们对于无线通信业务需求的快速增加,无线频谱资源的缺乏日益严重。认知无线电技术被认为是解决当前无线频谱资源紧张问题的有效手段,国内外许多学者和机构对其进行了全面、深入的研究,在认知无线电的频谱感知、频谱分配和功率控制等方面诞生了许多新的研究成果。基于非合作博弈的认知无线电功率控制算法的研究,对解决认知无线电中的功率控制问题有着重要的指导意义。为改善认知无线电中的功率控制,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法。对非合作功率控制博弈模型和基于代价函数的非合作功率控制博弈模型进行了研究,证明了其纳什均衡解的存在性,仿真并比较了两种博弈模型在发射功率和信干比等方面的性能。仿真结果表明,与NPG模型相比,NPGP模型能够使系统中各用户工作在一个相对较低的发射功率下,并且具有更高的收益,但是用户信干比的公平性要比NPG模型差。在现有功率控制博弈算法的基础上,从实际应用的角度出发,设计了一种新的代价函数以提高博弈算法的收敛速度和降低每个用户的发射功率,对其进行了迭代求解和收敛性证明,在不同的用户分布情况下对新算法在收敛速度、发射功率和信干比等方面的性能进行了仿真,并与SIR平衡算法和Koskie-Gajic算法进行了比较。仿真结果表明,无论是在何种用户分布情况下,新的功率控制博弈算法在收敛速度、发射功率等方面的性能都比原有的博弈算法有了很大的改善,可降低功耗节约能源。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 认知无线电的研究背景
• 1.2 认知无线电的研究现状
• 1.3 认知无线电功率控制技术研究现状
• 1.4 本文主要工作和安排
• 第二章 认知无线电概述
• 2.1 认知无线电的定义及特点
• 2.2 认知无线电的物理结构
• 2.3 认知无线电的关键技术
• 2.4 小结
• 第三章 认知无线电的博弈论分析
• 3.1 博弈论简介
• 3.1.1 博弈论的概念、产生及发展
• 3.1.2 博弈论模型及分类
• 3.1.3 纳什均衡
• 3.2 利用博弈论分析认知无线电
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 非合作功率控制博弈模型分析
• 3.2.3 基于代价函数的非合作功率控制博弈模型分析
• 3.2.4 仿真分析与性能比较
• 3.3 小结
• 第四章 基于博弈论的功率控制算法设计
• 4.1 代价函数
• 4.1.1 代价函数设计
• 4.1.2 算法迭代求解
• 4.2 算法收敛性证明
• 4.3 算法仿真与性能分析
• 4.3.1 固定用户分布
• 4.3.2 随机用户分布
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文