认知无线电网络中基于联盟形成博弈的协作频谱感知技术的研究

摘要

随着无线通信快速的发展，人们对频谱资源的需求也急剧增大，而目前频谱分配都是采用静态、固定的分配技术，该技术的缺陷是频谱利用率低，尤其是近年来随着移动业务的急剧增加，更加暴露出了它的弊端，认知无线电技术的出现弥补了它的不足，能最大限度的提高频谱利用率，而频谱感知技术是认知网络实现对频谱管理和分配的重要前提，因此对该技术的研究具有重大意义。
　　由于独立频谱感知时，阴影效应和隐藏节点不可避免地会降低频谱感知性能，所以本文重点研究了频谱感知中的协作感知，对常用的频谱感知技术、博弈论理论以及博弈论在协作频谱感知中的应用等方面进行了研究分析。首先从不同角度研究了频谱感知技术，并对不同的感知技术进行了优缺点比较分析。重点研究了协作频谱感知以及其数据融合规则，同时还研究了博弈论，着重介绍了合作博弈中的联盟博弈。
　　其次，在对现有的多用户协作频谱感知技术的研究基础上，在单个授权频段和多个次用户共存的系统模型中，将多用户协作频谱感知问题建模为联盟形成博弈问题。提出了联盟形成博弈算法，具体介绍了算法中的联盟效用值求解，联盟形成的比较规则、转换规则和形成过程。最后对该算法进行了仿真分析，并与传统非合作的多用户协作频谱感知算法相对比，仿真显示本文提出的算法具有更优的效果。
　　最后对系统模型进行了扩展，提出了将单个授权频段扩展到了多个授权频段。跟其他研究多授权频段不同的是：本文在综合考虑能量损耗和感知准确的同时还将感知时间设置为可变的，并重新定义了联盟头的选择算法。最后对提出的算法进行了仿真分析，并与不采用联盟博弈和采用联盟博弈但是感知时间是固定值的两个算法进行了比较。仿真证明本文提出的算法具有更好的性能。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景以及意义

1.2认知无线电的有关知识

1.3国内外研究现状

1.4本文的主要内容与组织结构

第二章 频谱感知技术和博弈论的相关知识

2.1频谱感知技术概述

2.2多用户协作频谱感知技术

2.3博弈论相关介绍

2.4本章小结

第三章 基于联盟形成博弈的分布式协作频谱感知

3.1系统模型

3.2基于联盟形成博弈的频谱感知算法

3.3仿真结果与分析

3.4本章小结

第四章 基于联盟形成博弈的多信道协作频谱感知

4.1系统模型扩展

4.2多信道协作频谱感知模型

4.3基于联盟形成博弈的多信道协作频谱感知算法

4.4算法收敛性证明

4.5仿真结果与分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2下一步工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢