認知無線電網絡中基于博弈論的功率控制研究.pdf

1、隨著無線服務的快速增加，人們對無線頻譜資源的需求也快速的增加，但是頻譜資源是一種有限的資源，在未來頻譜資源只會越來越擁擠，而如今對頻譜資源利用的低效性，也使這個問題越來越嚴重。為了解決頻譜資源利用低效性和頻譜資源十分擁擠的矛盾，人們提出了認知無線電的概念，希望利用認知無線電技術來解決這個現(xiàn)實的問題。認知無線電技術通過允許認知用戶智能的感知和機會接入那些沒有被主用戶使用的頻譜空洞來提高頻譜利用的效率。
　　 在認知無線電網絡中，功

2、率控制是一個巨大的挑戰(zhàn)，他要同時保證滿足認知用戶的QoS要求和確保主用戶的通信的安全，避免其受到來自認知用戶的干擾。因為主用戶的通信優(yōu)先級要遠高于認知用戶，主用戶不可能在損害自己通信質量的情況下共享自己的頻譜資源。因此認知用戶必須控制自己的傳輸功率，保證不會影響主用戶的傳輸質量。在認知無線電網絡中，認知用戶都會通過增大自己的傳輸功率來提高SINR來保證自己的QoS要求，但是這樣就有可能會對主用戶產生干擾，并且認知用戶之間也可能會相互干擾

3、。因此功率控制的一個重要目的就是在保證主用戶正常通信的同時，在滿足認知用戶QoS要求的情況下，減少認知用戶之間的干擾。這是其中的重點和難點，博弈論是解決這個問題最有效的工具和手段。在本文中分別利用非合作博弈和合作博弈兩種博弈理論對功率控制技術進行研究，提出新的功率控制算法。
　　 首先對認知無線電網絡及其關鍵技術進行總結和闡述，介紹了認知無線電網絡中功率控制技術的重要性，并對認知無線電網絡中的功率控制問題進行分類分析。介紹博弈論

4、的概念然后分析可以在功率控制中引入博弈論進行分析的原因。總結了博弈論在功率控制問題中的應用，并概括了基于博弈論的功率控制算法設計的要素。
　　 在基于非合作博弈的功率控制算法中，考慮了對主用戶的絕對保護，設計了新的價格函數(shù)，同時保護了認知用戶的傳輸，使其他認知用戶的干擾降低到可接受的范圍內。通過證明納什均衡的存在性和唯一性可以發(fā)現(xiàn)功率可以達到收斂，并且在最大化效用函數(shù)的同時降低了認知用戶的發(fā)射功率，減輕對主用戶的干擾，使干擾低于

5、主用戶干擾度限制，同時也保證了不會對其他認知用戶的通信產生負面影響。
　　 在基于合作博弈的功率控制算法中提出了一個新的納什討價還價解決方案，其目標就是最大化用戶的香農信道容量，在滿足認知用戶最低SINR需求的基礎上保護主用戶的傳輸，保證認知用戶的相對公平和頻譜資源的有效利用。為了保護主用戶的傳輸，引入了干擾功率限制(IPCs)。為了保證認知用戶的正常信息傳輸，將認知用戶的最低QoS要求作為合作博弈的談判破裂點。在算法中引入了L