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随着无线通信技术的飞速发展以及人们对无线通信业务需求的快速增加,无线电设备大量的增加,导致了无线频谱资源日益紧张。目前频谱的分配方式主要是固定频谱分配,该方式会导致频谱利用率的低下。认知无线电技术由于可以实现频谱资源的重复利用,提高频谱利用率而被认为是解决当前无线频谱资源紧张问题的有效方法。功率控制技术是认知无线电中的关键技术之一。
在Underlay频谱共享方式下认知用户通过扩频技术与授权用户共享频谱资源,认知用户需要合理控制发射功率,既保证授权用户的正常通信,又满足认知用户的通信需求。因此研究认知无线电的功率控制算法具有重要的理论意义和实际意义。本文主要研究基于博弈论认知模型的分布式功率控制问题,确保通信效率优先,兼顾用户间公平,实现发射功率的较好优化控制。
本文首先简述了认知无线电的体系架构和关键技术以及博弈论的基本概念,分析了博弈论在功率控制中的应用,介绍了非合作博弈功率控制模型(NPG)和考虑代价函数的功率控制模型(NPGP),并通过仿真实验验证了算法的性能。在此基础上研究了认知无线电非合作功率控制博弈算法CR-NCPCG和CR-APCG,并通过仿真实验,分析了各种算法的优势和不足。
现有功率控制算法中普遍存在着功耗大、收敛速度慢,从物理意义的角度设计收益函数计算过程较为复杂且受制于具体调制方式等问题。针对上述问题,本文提出了一种新的基于博弈论的功率控制博弈算法。该算法以Underlay接入模式下的CDMA认知无线电系统为通信平台,构建了一种以输出信干噪比为参变量的归一化收益函数。并利用博弈论和牛顿迭代法推导得出了该算法的功率更新公式,同时证明了该算法纳什均衡的收敛性、存在性和唯一性。所提算法具有较低的计算复杂度,能够以较低的功率水平满足不同用户的信干噪比要求,并且具有较快的收敛速度。仿真实验结果表明,与现有功率控制算法相比,基于博弈论的功率控制算法具有更好的性能。
在Underlay频谱共享方式下认知用户通过扩频技术与授权用户共享频谱资源,认知用户需要合理控制发射功率,既保证授权用户的正常通信,又满足认知用户的通信需求。因此研究认知无线电的功率控制算法具有重要的理论意义和实际意义。本文主要研究基于博弈论认知模型的分布式功率控制问题,确保通信效率优先,兼顾用户间公平,实现发射功率的较好优化控制。
本文首先简述了认知无线电的体系架构和关键技术以及博弈论的基本概念,分析了博弈论在功率控制中的应用,介绍了非合作博弈功率控制模型(NPG)和考虑代价函数的功率控制模型(NPGP),并通过仿真实验验证了算法的性能。在此基础上研究了认知无线电非合作功率控制博弈算法CR-NCPCG和CR-APCG,并通过仿真实验,分析了各种算法的优势和不足。
现有功率控制算法中普遍存在着功耗大、收敛速度慢,从物理意义的角度设计收益函数计算过程较为复杂且受制于具体调制方式等问题。针对上述问题,本文提出了一种新的基于博弈论的功率控制博弈算法。该算法以Underlay接入模式下的CDMA认知无线电系统为通信平台,构建了一种以输出信干噪比为参变量的归一化收益函数。并利用博弈论和牛顿迭代法推导得出了该算法的功率更新公式,同时证明了该算法纳什均衡的收敛性、存在性和唯一性。所提算法具有较低的计算复杂度,能够以较低的功率水平满足不同用户的信干噪比要求,并且具有较快的收敛速度。仿真实验结果表明,与现有功率控制算法相比,基于博弈论的功率控制算法具有更好的性能。