基于博弈論的認(rèn)知無(wú)線電功率控制和資源管理技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)和多業(yè)務(wù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，無(wú)線頻譜成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的珍貴資源，認(rèn)知無(wú)線電是實(shí)現(xiàn)頻譜資源重復(fù)利用的最佳方案。保護(hù)授權(quán)主用戶的正常通信，提高認(rèn)知從用戶通信的QoS性能和頻譜利用率，實(shí)現(xiàn)不同用戶公平共享頻譜資源，是認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)和基于認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)WRAN研究的關(guān)鍵內(nèi)容。 本論文基于現(xiàn)代博弈理論，深入研究了認(rèn)知無(wú)線電的功率控制和資源管理技術(shù)，并探討了不同用戶的合作感知問(wèn)題；主要工作和創(chuàng)新如下：

2、(1)構(gòu)建了一種認(rèn)知無(wú)線電通信系統(tǒng)模型，在此基礎(chǔ)上針對(duì)系統(tǒng)的資源管理問(wèn)題，提出了一種認(rèn)知無(wú)線電合作功率控制算法。 針對(duì)認(rèn)知無(wú)線電的復(fù)雜環(huán)境和802.22WRAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬管理的需求，利用先進(jìn)的空時(shí)分集STBC技術(shù)，在對(duì)OFDM-CDMA通信系統(tǒng)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種適合認(rèn)知無(wú)線電環(huán)境的通信系統(tǒng)模型，并利用合作博弈的研究成果，提出一種基于納什議價(jià)的合作功率控制博弈算法，在保證認(rèn)知用戶占有空閑頻譜資源的公平性基礎(chǔ)上，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐

3、量。 (2)為保障認(rèn)知用戶的QoS性能，提出了基于SIR的認(rèn)知無(wú)線電非合作功率控制和自適應(yīng)功率控制算法。 利用非合作博弈理論提出了一種基于SIR的分布式非合作功率控制NPCG算法，算法中根據(jù)干擾變化和用戶SIR需求，自適應(yīng)調(diào)節(jié)用戶發(fā)射功率和SIR，通過(guò)對(duì)無(wú)線頻譜資源的動(dòng)態(tài)管理，有效地提高了單位功率網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并理論分析與仿真驗(yàn)證了該算法納什均衡解的存在性和收斂性。此外，利用Koskie-Gajic算法的低功率消耗優(yōu)勢(shì)，兼

4、顧認(rèn)知用戶公平共享頻譜資源的需求，通過(guò)自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)保障認(rèn)知用戶的SIR需求，設(shè)計(jì)出一種自適應(yīng)功率控制算法，以降低認(rèn)知用戶的發(fā)射功率消耗，滿足認(rèn)知用戶的QoS公平性需求。 (3)結(jié)合MAC層的T-ARQ技術(shù)，帶寬管理和物理層的功率控制與自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)，提出一種基于吞吐量?jī)?yōu)化的跨層鏈路設(shè)計(jì)技術(shù)，以動(dòng)態(tài)的管理無(wú)線資源。 根據(jù)認(rèn)知用戶占有的頻譜帶寬、對(duì)其他用戶的干擾和占有系統(tǒng)資源的情況，設(shè)計(jì)了頻譜價(jià)格策略，將該頻譜價(jià)格策略引入

5、非合作功率控制算法中，在非合作功率控制中加入用戶的合作行為。并結(jié)合MAC層的T-ARQ，帶寬管理和物理層的功率控制與自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)，提出基于吞吐量?jī)?yōu)化的跨層鏈路設(shè)計(jì)技術(shù)，在物理層通過(guò)對(duì)用戶發(fā)送功率的分布式控制，降低認(rèn)知用戶的功率消耗，并利用MAC層的T-ARQ技術(shù)保障認(rèn)知用戶的QoS性能基礎(chǔ)上，通過(guò)自適應(yīng)調(diào)制和T-ARQ技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低認(rèn)知用戶的中斷概率。 (4)提出了一種基于納什議價(jià)的合作感知算法。 基于認(rèn)知無(wú)