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基于博弈论的认知无线电功率控制算法研究

作　者: 郭雁
导　师: 赵成林
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: 纳什均衡 认知无线电 博弈论 收敛速度 发射功率
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 240次
引　用: 3次
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内容摘要


认知无线电技术能够动态重用已经固定分配给授权用户的频段以及其他空闲的频段以提高现有频谱资源的利用率。以频谱共享理念为基础的认知无线电技术已经成为无线通信界研究的新方向,其研究涉及很多方面,其中认知无线电网络中的功率控制算法设计便是目前的一个研究热点。博弈论又称对策论,是一种用严谨数学模型来解决现实中利害冲突的理论,由于冲突、合作、竞争等行为是现实中常见的现象,因此博弈论广泛应用到了经济、通信和军事等各个领域。认知无线电系统中各个认知用户都会通过增大功率来获得较高的信干比,然而发射功率的增加却会给其他用户带来更大的干扰。因此,可以将认知无线电的功率控制问题看作一个非合作的博弈问题。本文主要考虑择机频谱接入模式下的认知无线电系统,即认知用户只有在授权用户不活动时才可以占用频谱资源。功率控制算法设计不仅要考虑如何在满足认知用户通信需求的基础上进一步降低发射功率,以节省耗电量并减小对其他认知用户的干扰。同时,还要尽可能提高算法的收敛速度。基于以上考虑,本文以CDMA认知无线电系统为通信平台,通过构建一种有效的代价函数,提出了一种新的非合作功率控制博弈算法,并证明了该算法纳什均衡的收敛性、存在性和唯一性。仿真结果表明,与其他四种功率控制算法相比较,该算法能够以较低的功率水平满足不同用户的信干比要求,并且具有较快的收敛速度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 论文研究的背景和意义  9-10
  1.2 认知无线电功率控制技术研究现状  10-12
  1.3 论文的结构安排  12-14
第二章 认知无线电的功率控制  14-26
  2.1 认知无线电概述  14-20
    2.1.1 认知无线电的含义  15-16
    2.1.2 认知无线电的模型  16-17
    2.1.3 认知无线电的特点  17
    2.1.4 认知无线电的研究进展  17-20
  2.2 无线通信系统功率控制技术  20-24
    2.2.1 功率控制的必要性  20-21
    2.2.2 窄带CDMA系统中的功率控制  21-23
    2.2.3 宽带CDMA系统中的功率控制  23-24
  2.3 认知无线电功率控制分析  24-25
    2.3.1 功率控制算法要求  24
    2.3.2 功率控制算法性能衡量方法  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章 认知无线电的博弈论分析  26-35
  3.1 博弈论的产生和发展  26-27
    3.1.1 博弈论的含义  26
    3.1.2 博弈论的发展  26-27
  3.2 博弈要素  27-28
  3.3 博弈的分类  28-29
  3.4 博弈的纳什均衡  29-30
  3.5 经典的博弈分析  30
  3.6 认知无线电的博弈分析  30-34
    3.6.1 算法稳定性  32
    3.6.2 稳定状态的判定  32-33
    3.6.3 稳定状态的稳定是否为所需  33
    3.6.4 确定收敛条件  33-34
  3.7 本章小结  34-35
第四章 基于代价函数的功率控制博弈算法  35-44
  4.1 收益函数及代价函数  35-37
    4.1.1 收益函数  35-36
    4.1.2 代价函数  36-37
  4.2 基于代价函数功率控制博弈算法设计  37-41
    4.2.1 系统模型  37-38
    4.2.2 代价函数的构建  38-39
    4.2.3 算法迭代公式推导  39-40
    4.2.4 算法流程图  40-41
  4.3 算法有效性理论验证  41-43
    4.3.1 纳什均衡解的存在性和唯一性分析  41-42
    4.3.2 收敛性分析  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 仿真结果及数据分析  44-55
  5.1 仿真模型  44-45
  5.2 算法仿真及对比分析  45-53
    5.2.1 经典对比算法  45-46
    5.2.2 仿真结果和性能分析  46-53
  5.3 本章小结  53-55
第六章 结束语  55-56
  6.1 研究工作总结  55
  6.2 展望  55-56
参考文献  56-58
致谢  58-59
作者攻读学位期间发表的学术论文  59

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信
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