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基于认知无线电的动态频谱共享算法研究

作　者: 朱雅丽
导　师: 高泽华
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 认知无线电 频谱共享 博弈论 斯坦科尔伯格模型 网络安全
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 150次
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内容摘要


随着无线通信的发展,新技术、新业务不断涌现,频谱需求将呈指数迅猛增长。从而频谱这一不可再生资源出现了短缺现像。传统的频谱分配机制为静态分配,即为特定的业务划分固定的频谱范围,这一分配法使得频谱的利用率非常低。所以如何在有限的无线资源条件下提高频谱利用率,以缓解日益增长的无线业务需求和有限的频谱资源之间的矛盾,已成为通信领域的热点问题。而认知无线电(CR)是一种更智能的频谱共享技术,它能够依靠人工智能的支持,感知无线通信环境,根据一定的学习和决策算法,实时自适应地改变系统工作参数(如传输功率、载频、调制方式等),理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用,从而大大降低频谱和带宽的限制对无线技术发展的束缚。本论文主要对认知无线电中的频谱共享进行研究,提出了系统的价格博弈算法。同时用斯坦科尔伯格模型对授权用户与认知用户进行建模,并提出监管-合作机制对网络进行监管,从而保障网络的安全。论文的内容如下：第一章绪论,介绍课题的研究背景及论文基本情况。第二章对认知无线电的定义和功能进行了介绍,较细致的阐述了国内外的研究现状。重点介绍了认知无线电的关键技术,标准化概况及其应用发展。并为论文的研究工作指明了方向。第三章对频谱共享相关的算法进行了详细介绍,包括图论算法在频谱共享上的应用、博弈论在频谱共享中的应用。然后主要介绍了认知无线电网络的安全需求、安全隐患以及现有的认知无线网络的安全问题。第四章主要用斯坦科尔伯格模型对授权用户和认知用户进行建模。理论分析推导其均衡值。在均衡的基础上,提出监管-合作机制,分析了它对网络安全的维护作用。另外,着重分析了系统的价格博弈过程,通过学习型算法,在一定条件下,系统价格可以稳定在均衡值上。第五章主要针对第四章的理论分析结果进行分析,仿真发现当速率调整因子在一定范围内时,价格可以稳定在均衡值上。而基于斯坦科尔伯格模型的监管-合作机制对维护网络安全有积极作用。第六章主要将全文所做工作进行总结,并对将来的研究工作进行展望。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景及意义  10-12
    1.1.1 课题研究的背景  10-11
    1.1.2 课题研究来源及意义  11-12
  1.2 论文的主要工作及取得的成果  12-13
  1.3 论文的内容安排  13-14
第二章 认知无线电研究综述  14-28
  2.1 引言  14
  2.2 认知无线电的定义与发展  14-22
    2.2.1 认知无线电技术的定义  14-17
    2.2.2 认知无线电的标准化进展  17-19
    2.2.3 现存的认知无线电网络  19-22
  2.3 认知无线电所涉及的主要技术  22-27
    2.3.1 频谱分析  22-23
    2.3.2 频谱决策  23-25
    2.3.3 频谱分配  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 认知无线电频谱分配算法及安全问题研究  28-37
  3.1 引言  28
  3.2 图着色模型在认知无线电频谱分配中的应用  28-29
  3.3 博弈论在频谱分配中的应用  29-31
  3.4 认知无线电网络中的安全问题  31-35
    3.4.1 认知无线电网络中的安全需求  31-33
    3.4.2 认知无线电技术引入的安全隐患  33-34
    3.4.3 现有认知无线电网络存在的安全问题  34-35
  3.5 本章小结  35-37
第四章 基于斯坦科尔伯格模型的频谱交易  37-45
  4.1 引言  37
  4.2 系统建模和基本假设  37-39
    4.2.1 基于斯坦科尔伯格博弈的分层频谱交易  38-39
    4.2.2 监管-合作机制  39
  4.3 基于安全机制的斯坦科尔伯格模型建模过程  39-41
    4.3.1 授权用户及认知用户的收益函数  39-40
    4.3.2 收益函数的斯坦科尔伯格均衡与纳什均衡  40-41
    4.3.3 监视-合作机制理论分析  41
  4.4 频谱交易中的价格博弈  41-44
    4.4.1 静态价格博弈  41-43
    4.4.2 动态价格博弈  43-44
  4.5 结论  44-45
第五章 系统仿真分析  45-52
  5.1 引言  45
  5.2 频谱交易中的价格博弈仿真  45-49
  5.3 斯坦科尔伯格模型下的博弈仿真  49-51
  5.4 总结  51-52
第六章 总结语  52-55
  6.1 论文工作总结  52-53
  6.2 进一步工作  53-55
参考文献  55-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间已发表学术论文  61

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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 > 无线电中继通信、微波通信
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