认知无线电博弈论功率控制算法研究

摘要

认知无线电技术采用动态频谱分配模式,能够提高频谱资源的利用率,一经提出就引起了广泛的关注。功率控制可以实现认知用户和主用户的频谱资源共享,是认知无线电的关键技术之一。本文重点研究认知无线电多用户接入下的功率分配问题,在保证QoS的基础上,通过对认知用户的功率控制,实现主用户和认知用户共享频谱资源,提高频谱资源的利用率。
　　现有的博弈论功率控制算法只考虑了用户效用的最大化,却未考虑到提高用户效用对网络收益的影响。针对未考虑网络收益的情况,本文给出了联合用户和网络最优化的认知无线电功率控制算法。以用户为中心采用博弈论算法实现用户效用最大化,以网络为中心实现网络收益最大化,通过引入以用户吞吐量为基准的代价机制来协调用户和网络的资源分配,在最大化网络收益的基础上实现用户效用的最大化,实现更优的功率控制。通过理论推导,证实了算法的有效性。
　　算法的实现可以采用多维搜索的方式,但是该方式计算量大,为了减少计算的复杂度,本文在分析了代价和收益特性的基础上,给出了一种近似求解最优单位价格的方法,首先确定使得网络收益最大化的单位价格,并基于该单位价格,采用博弈论分析方法,进行认知用户的功率控制。
　　搭建单小区CDMA终端上行功率控制仿真模型,并在MATLAB仿真平台中进行仿真测试。通过仿真结果分析验证了本文算法能够快速收敛,能够明显的降低用户的发射功率,在最大化网络收益的基础上能够增加多数用户效用,同时能够提高各用户的公平性。

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1绪论

1.1 认知无线电技术发展概况（ The Development of Cognitive Radio Technology）

1.2功率控制技术发展概况（The Development of Power Control Technology）

1.3论文结构安排（Content and Structure of Thesis）

2 认知无线电的功率控制技术

2.1认知无线电关键技术（Key Techniques of Cognitive Radio）

2.2认知无线电的功率控制技术（The Power Control Technology of Cognitive Radio）

2.3本章小结（Summary of This Chapter）

3功率控制的博弈论分析

3.1博弈论概述（Overview of the Game Theory）

3.2效用函数（Utility Function）

3.3 认知无线电的博弈论分析（ Game Theory Analysis of Cognitive Radio）

3.4 功率控制的博弈论分析(Game Theory Analysis of Power Control)

3.5本章小结（Summary of This Chapter）

4 基于博弈论的功率控制算法设计

4.1 用户指标和网络指标（User Metric and Network Metric）

4.2 联合用户和网络的最优化算法（ Joint Users and Network Optimization Algorithms）

4.3 算法的数学分析（ The Mathematical Analysis of The Algorithm）

4.4本章小结（Summary of This Chapter）

5算法仿真

5.1 仿真平台的建立（Establishment of Simulation Platform）

5.2算法实现步骤（Steps of Algorithm）

5.3仿真结果与分析（Simulation Results and Analysis）

5.4本章小结（Summary of This Chapter）

6 总结和展望

6.1总结(Conclusions)

6.2展望(Prospect)

参考文献

作者简历

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