本文關(guān)鍵詞：基于博弈論的認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)頻譜接入算法研究

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【摘要】：認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio,CR)由于其對(duì)空閑頻譜資源有“二次利用”的特性,能夠幫助次用戶在不干擾主用戶通信質(zhì)量的前提下動(dòng)態(tài)地使用某一段或者多段空閑頻譜資源,實(shí)現(xiàn)了次用戶與主用戶之間對(duì)未占用的頻譜空洞的共享,解決了對(duì)不可再生頻譜資源再利用的問(wèn)題以及頻譜利用率低下的問(wèn)題。因此,CR技術(shù)被稱為是新一代無(wú)線通信發(fā)展最重要的技術(shù)之一。認(rèn)知無(wú)線電中的頻譜接入技術(shù)作為CR中的核心技術(shù),為次用戶合理高效地在多變環(huán)境中使用空閑頻譜資源,并伺機(jī)地使用在某段時(shí)間上、空間上和頻率上出現(xiàn)的空閑頻譜資源進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸提供了可行方案。而CR系統(tǒng)中次用戶之間相互競(jìng)爭(zhēng)并伺機(jī)地接入到主用戶系統(tǒng)的某段空閑頻譜的選擇過(guò)程可以看成一個(gè)頻譜租借市場(chǎng)。在這個(gè)過(guò)程中,就存在次用戶之間對(duì)租借空閑頻譜的博弈過(guò)程、主用戶之間對(duì)出租空閑頻譜的博弈過(guò)程以及主次用戶聯(lián)合的博弈過(guò)程。因此,可以用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論中的博弈論方法為租借空閑頻譜的博弈過(guò)程找到納什均衡點(diǎn),也即是頻譜接入的最優(yōu)策略點(diǎn)。本文詳細(xì)闡述了頻譜接入技術(shù)具體研究的兩大領(lǐng)域,即MAC協(xié)議和頻譜分配技術(shù)。首先,對(duì)MAC協(xié)議做了詳細(xì)的分析,并根據(jù)頻譜接入方式的不同,將MAC協(xié)議進(jìn)行具體的分類,并著重分析了每個(gè)MAC協(xié)議的利與弊;其次,詳細(xì)分析了頻譜分配技術(shù),并對(duì)其進(jìn)行了分類;最后,對(duì)按照不同性質(zhì)分類的頻譜分配技術(shù)通過(guò)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型或者微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論模型等進(jìn)行了分析研究,并給出了具體的解決方法主要包括以下四個(gè)點(diǎn):基于圖論的圖著色模型,基于干擾溫度模型,基于拍賣競(jìng)價(jià)模型和基于博弈論模型。此外,本文重點(diǎn)闡述了采用博弈論模型來(lái)研究CR中的頻譜接入問(wèn)題、給出了基于博弈論模型的CR中頻譜接入的一般模型、構(gòu)建了適合于CR中頻譜接入的系統(tǒng)模型,并設(shè)計(jì)了兩種基于雙寡頭博弈模型的CR頻譜接入算法,即古諾博弈模型和斯坦科爾伯格博弈模型。將頻譜接入這種抽象的問(wèn)題更加形象、直觀的表示為次用戶為最大化自己的效益在租借頻譜時(shí)的博弈過(guò)程,及主用戶為了最大化自己的收益,合理地決定頻譜出售價(jià)格的行為。最后,使用Matlab7.1對(duì)所設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行了驗(yàn)證。分別從納什均衡、博弈過(guò)程和收斂性、次用戶租借頻譜總量以及次用戶收益四方面分析次用戶合理地調(diào)整頻譜帶寬租借的行為。仿真結(jié)果顯示,該方案充分利用了空閑頻譜資源及同時(shí)最大化了次用戶和主用戶的效用。此外,在相同信噪比的情況下,與古諾模型相比,斯坦科爾伯格博弈模型能夠追求更多的租借頻譜數(shù)量,最終使得次用戶的頻譜租借總量大于后者,提高了頻譜利用率,卻增加了頻譜租借價(jià)格,使得前者的收益低于后者。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無(wú)線電 頻譜接入 博弈論
【學(xué)位授予單位】：中南民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 全文內(nèi)容安排12-14
• 第2章 認(rèn)知無(wú)線電頻譜接入技術(shù)14-35
• 2.1 MAC協(xié)議14
• 2.2 MAC協(xié)議分類14-23
• 2.2.1 基于時(shí)槽分配的CR MAC14-16
• 2.2.2 基于控制信道接入的CR MAC16-21
• 2.2.2.1 基于專用控制信道競(jìng)爭(zhēng)接入的CR MAC16-18
• 2.2.2.2 基于公共跳變序列競(jìng)爭(zhēng)接入的CR MAC18-20
• 2.2.2.3 基于缺省跳變序列競(jìng)爭(zhēng)接入的CR MAC20
• 2.2.2.4 基于時(shí)段拆分競(jìng)爭(zhēng)接入的CR MAC20-21
• 2.2.3 基于混合接入方式的CR MAC21-23
• 2.3 頻譜分配23-34
• 2.3.1 基于圖論的圖著色模型24-25
• 2.3.2 基于拍賣競(jìng)價(jià)模型25
• 2.3.3 基于干擾溫度模型25-26
• 2.3.4 基于博弈論模型26-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 基于博弈論的頻譜接入算法研究35-45
• 3.1 引言35-36
• 3.2 一般模型36-37
• 3.3 系統(tǒng)模型37-38
• 3.4 算法描述38-40
• 3.4.1 古諾模型38-40
• 3.4.2 斯坦科爾伯格模型40
• 3.5 博弈算法分析40-44
• 3.5.1 古諾模型算法分析40-42
• 3.5.2 斯坦科爾伯格模型算法分析42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 仿真分析45-56
• 4.1 仿真實(shí)驗(yàn)與性能分析45-54
• 4.1.1 納什均衡45-46
• 4.1.2 古諾博弈模型仿真46-49
• 4.1.3 斯坦科爾伯格博弈模型仿真49-53
• 4.1.4 兩種博弈模型算法比較53-54
• 4.2 本章小結(jié)54-56
• 第5章 總結(jié)與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 致謝62-63
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63

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6 凌云，

本文編號(hào)：1043354