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基于匹配博弈的认知无线电频谱分配技术研究

作　者: 张靓
导　师: 安澄全
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 认知无线电频谱分配匹配博弈延迟接受算法注水算法
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着无线通信技术的发展,无线频谱资源已经所剩无几。研究发现,频谱资源的短缺只是相对的短缺。一方面,大量的无线业务将频谱空间划分殆尽；另一方面,在很多频段频谱资源都没有得到有效的利用。为了解决这一问题,学者们提出了认知无线电的概念。认知无线电技术是提高频谱利用率的一项新技术,在认知无线电系统中,具有认知能力的终端设备能够感知外界环境,寻找到暂时闲置的频谱资源,在不对授权用户造成影响的前提下实现对频谱资源的有效利用。认知无线电的频谱分配技术研究的是如何对检测到的空闲频谱资源进行有效的管理,是认知无线电系统的一项关键技术。本文首先介绍了认知无线电的研究背景及基本概念,然后对认知无线电的各项关键技术分别进行了介绍,重点研究了认知无线电的频谱分配技术。在研究了合作博弈论的基础上提出了一种适用于单载波系统的一对一匹配博弈频谱分配算法。由于多载波技术特别是OFDM技术具有优良的性能,目前已得到广泛应用,文中针对多载波系统又提出了多对一匹配博弈频谱分配算法。在匹配博弈分配算法中,将频谱分配问题抽象成一个双边市场匹配问题,使用延迟接受算法将频谱分配给用户。理论分析和仿真结果表明,算法得到的分配结果是稳定的最优解。这个稳定的最优解在总体性能上接近系统的最优解,在分配的公平性上优于系统的最优解。这种基于匹配博弈的频谱分配算法可以兼顾分配的效率与公平,具有一定的现实意义。最后,本文结合注水算法与匹配博弈算法提出了一个频谱和功率联合分配算法。仿真结果表明,该算法可以有效提高系统的信道容量。随后,提出了一个结合频谱感知贡献的匹配博弈算法,该算法可以使得在频谱感知阶段作出更大贡献的用户获得更多的频谱资源。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景与意义  10-12
  1.2 认知无线电技术的研究现状  12-14
  1.3 本文的研究内容及结构安排  14-15
第2章认知无线电技术研究  15-29
  2.1 认知无线电技术的出现及演进  15-17
  2.2 频谱感知技术  17-19
  2.3 频谱分配技术  19-28
    2.3.1 频谱分配技术的信道模型  19-20
    2.3.2 频谱分配技术的分类  20-21
    2.3.3 频谱分配的原则  21-22
    2.3.4 频谱分配技术的主要模型  22-28
  2.4 功率控制技术  28
  2.5 本章小结  28-29
第3章基于匹配博弈的频谱分配模型及算法  29-50
  3.1 博弈论简介  29-34
    3.1.1 合作博弈与非合作博弈  29-31
    3.1.2 合作博弈的基本概念  31-33
    3.1.3 匹配博弈  33-34
  3.2 基于一对一匹配博弈的频谱分配  34-41
    3.2.1 基于一对一匹配博弈的频谱分配模型  35-36
    3.2.2 基于一对一匹配博弈的频谱分配算法  36-40
    3.2.3 仿真结果分析  40-41
  3.3 基于多对一匹配博弈的频谱分配  41-49
    3.3.1 OFDM技术简介  42-44
    3.3.2 基于多对一匹配博弈的频谱分配模型  44-45
    3.3.3 基于多对一匹配博弈的频谱分配算法  45-46
    3.3.4 仿真结果分析  46-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章基于匹配博弈的频谱分配算法的改进  50-57
  4.1 结合注水功率分配的匹配博弈频谱分配  50-54
    4.1.1 注水功率分配原理简介  50-53
    4.1.2 结合注水功率分配的匹配博弈频谱分配算法  53
    4.1.3 仿真结果分析  53-54
  4.2 结合频谱感知贡献的匹配博弈频谱分配  54-56
    4.2.1 结合频谱感知贡献的匹配博弈频谱分配算法  54-55
    4.2.2 仿真结果分析  55-56
  4.3 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-64
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  64-65
致谢  65

基于匹配博弈的认知无线电频谱分配技术研究

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