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随着无线通信技术的不断发展,无线频谱资源逐渐成为制约无线通信技术发展的瓶颈。科学研究发现,现有的频谱分配方法不够合理,在一定程度上导致频谱资源的浪费。认知无线电技术能够通过检测频谱,对这些浪费的频谱进行再利用,从而提高频谱的利用率。
认知无线电频谱分配作为认知无线电的关键技术,对于提高系统性能有着重要的作用,其分配方法需要对系统的应用需求,用户行为以及系统网络结构等特点综合进行考虑。
本文将博弈论应用到具有分布式结构的认知无线电频谱分配问题中,构建了认知无线电频谱分配的博弈论模型,设计了以最大化数据率为目标的效用函数,并通过在效用函数中引入惩罚函数,实现对认知用户功率的控制,避免对其他用户造成干扰。
通过遗传算法求解其纳什均衡,提出了一种基于DNA编码的多目标遗传算法,该算法通过非支配排序计算个体适应度,结合克隆操作使算法快速收敛于全局最优,并引入DNA基因级操作,以提高算法的搜索性能,保持种群的多样性。仿真结果表明本算法能够较快找到问题的最优解集,算法获得的Pareto前沿能够很好的逼近真实的Pareto最优曲线,并且解的分布也比较均匀。基于博弈论的认知无线电频谱分配算法,仿真结果表明算法能够较快的收敛到纳什均衡,并且系统总的数据率水平明显得到改善。
最后通过在NS2仿真软件平台上对本算法加以实现,通过对NS2多信道协议帧格式的修改以及信道选择模块和功率调整模块的添加,仿真结果表明该算法可以使系统获得较好的性能。