认知无线网络中基于博弈论的动态频谱分配算法研究

摘要

在无线通信技术快速发展、频谱资源匮乏与浪费的时代背景下，认知无线网络被认为是改善频谱资源利用率的一项关键技术。为了协调授权用户和非授权用户间的关系和改善频谱资源匮乏与授权频谱资源使用率低的现状，新的频谱管理思想和管理规则亟待提出，以适应用户的需求和无线通信技术的发展。
　　博弈论是解决动态频谱管理的有效工具，它为模型用户竞争频谱资源和参与网络协作提供了一个理论分析框架。因此，本文针对频谱利用率低的现状以及运营商和业务商的收益情况，应用博弈论来研究认知无线网络的频谱资源分配机制，主要工作有以下两个方面：
　　一、对主用户、次用户频谱共享和动态频谱分配的现状进行研究，将经济学中的拍卖机制引入到频谱分配算法中，提出一种基于竞价拍卖模型的频谱分配算法。在该算法中，以授权用户的非连续和连续频段为频谱资源，设计有效的拍卖分配规则。认知用户通过收益函数调整自身的竞价博弈策略。仿真结果表明，该算法改善了频谱的使用效率，且满足了用户的高带宽业务需求。
　　二、研究自适应功率控制算法。为了减少用户通信的功率消耗，考虑网络负载的时变性，提出一种基于网络负载的功率调整算法。在该算法中，在干扰强度和信干比阈值的限制条件下，认知用户根据自身效用调整发射功率，并对功率调整历史值进行当地保存。仿真结果表明，该算法加快了功率调整的迭代收敛速度，且更有效地降低功率消耗。

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第一章 绪论

1 .1 本文研究意义和课题来源

1 .2 立题背景

1 .3 认知无线网络的概述

1 .4 认知无线网络的动态频谱分配算法概述

1 .5 论文组织结构

1 .6 本章小结

第二章 博弈论

2 .1 博弈论的基本原理

2 .2 博弈论的分类

2 .3 纳什均衡的求解与分析

2 .4 博弈论在频谱分配中的应用

2 .5 本章小结

第三章 拍卖

3 .1 拍卖模型及分类

3 .2 拍卖算法

3 .3 基于拍卖机制的路由算法

3 .4 本章小结

第四章 基于竞价拍卖模型的频谱分配算法

4 .1 模型介绍

4 .2 基于竞价模型的拍卖算法

4 .3 仿真与分析

4 .4 本章小结

第五章 基于网络负载的非合作博弈的功率控制

5 .1 系统模型

5 .2 基于网络负载的功率控制算法

5 .3 仿真与分析

5 .4 本章小结

第六章 总结与展望

6 .1 全文总结

6 .2 不足与展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢