本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中基于博弈論的功率控制和資源分配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在頻譜共享的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中,允許非授權(quán)用戶(次用戶)使用授權(quán)用戶(主用戶)的頻譜來提高頻譜利用率,由于頻譜資源有限,如何制定出合理的頻譜分配方案至關(guān)重要。博弈論作為一種數(shù)學(xué)分析工具,可以很好地解決資源分配問題,近年來已被一些文獻(xiàn)運(yùn)用到頻譜共享網(wǎng)絡(luò)的資源分配研究中。本文首先分析了基于博弈論的功率控制和頻譜共享的研究現(xiàn)狀,然后開展如下三個(gè)方面的研究工作:在目前采用博弈論來控制用戶發(fā)射功率的文獻(xiàn)中,有效函數(shù)一般與接入技術(shù)的調(diào)制方式有關(guān),這種與調(diào)制方式有關(guān)的有效函數(shù)含有指數(shù)運(yùn)算,其復(fù)雜度較高。本文從改進(jìn)其有效函數(shù)入手,給出了一種與無線接入的調(diào)制方式無關(guān)的有效函數(shù),并可以降低功率控制復(fù)雜性和系統(tǒng)誤碼率。進(jìn)一步,根據(jù)用戶的信干噪比(SINR)和產(chǎn)生的干擾信息,設(shè)置了兼顧用戶之間的公平性的懲罰因子和效益函數(shù),證明了納什均衡性,并利用迭代算法來更新用戶的發(fā)射功率。通過仿真結(jié)果分析,本章提出博弈功率控制方案,不僅提升了次用戶總的吞吐量,還保證了次用戶的公平性。考慮到中斷概率和干擾門限對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中資源分配具有重要的影響,本文提出了基于斯坦克爾伯格(Stackelberg)博弈的功率控制算法。首先,建立了頻譜共享雙層網(wǎng)絡(luò)模型,設(shè)置主用戶為領(lǐng)導(dǎo)者,可以共享資源給次用戶,同時(shí)主導(dǎo)干擾價(jià)格;另外,次用戶默認(rèn)為追隨者,通過支付主用戶相應(yīng)的費(fèi)用來共享主用戶的授權(quán)頻段。在此基礎(chǔ)上,在干擾門限和中斷概率等約束條件下給出了相應(yīng)的效益函數(shù),構(gòu)建了存在有約束條件的博弈模型。此外,證明了博弈算法收斂于納什均衡,利用拉格朗日分解法求解優(yōu)化問題,計(jì)算用戶的最佳發(fā)射功率,并用分布式方案迭代功率,同時(shí)分析了算法的復(fù)雜度。仿真試驗(yàn)驗(yàn)證,本章提出的方案,不僅復(fù)雜度較低,還可以提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和降低用戶的中斷概率。由于目前對多個(gè)主用戶服務(wù)中心競爭共享頻譜資源的分配算法研究較少,本文提出了一種新的基于非合作博弈的頻譜分配算法。考慮三個(gè)主用戶服務(wù)中心和一個(gè)認(rèn)知用戶服務(wù)中心的共享頻譜資源網(wǎng)絡(luò),主用戶服務(wù)中心通過共享頻譜資源為認(rèn)知用戶服務(wù)中心提供服務(wù),在市場上動(dòng)態(tài)地調(diào)整自己的價(jià)格來實(shí)現(xiàn)自身利益的最大化。在該模型和系統(tǒng)設(shè)置下,利用伯川德(Bertrand)博弈理論來解決主次用戶頻譜分配問題,對效用函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn),從而保證了系統(tǒng)的公平性和用戶的滿意度。進(jìn)一步,證明了算法的收斂性,討論了不同主用戶數(shù)目和學(xué)習(xí)因子對所提出方案性能的影響。通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證顯示了本文提出的算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò) 博弈論 功率控制 頻譜分配 公平性 中斷概率
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 第1章 引言12-21
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 認(rèn)知無線電技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 基于博弈論資源分配的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 基于代價(jià)函數(shù)的非合作功率控制博弈15-16
• 1.3.2 基于斯坦克伯格博弈的功率控制16-17
• 1.3.3 基于博弈論的頻譜分配研究17-18
• 1.4 當(dāng)前工作存在的問題及本文的主要工作18
• 1.5 論文內(nèi)容及章節(jié)的安排18-21
• 第2章 認(rèn)知無線電關(guān)鍵技術(shù)和博弈模型簡介21-33
• 2.1 認(rèn)知無線電的概念和特征21-22
• 2.2 認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)22-23
• 2.3 功率控制的研究23-24
• 2.4 頻譜分配技術(shù)的研究24-26
• 2.4.1 頻譜分配技術(shù)的分類25-26
• 2.5 博奔論26-28
• 2.5.1 博弈模型的相關(guān)概念26
• 2.5.2 博弈論要素26-27
• 2.5.3 博弈論模型的分類27-28
• 2.6 博弈論的基本模型28-32
• 2.6.1 效用函數(shù)28-30
• 2.6.2 帕累托最優(yōu)30-31
• 2.6.3 超模博弈31
• 2.6.4 斯坦克貝格模型31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 基于公平性的功率控制博弈算法33-46
• 3.1 引言33-34
• 3.2 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的頻譜共享模型34-35
• 3.3 傳統(tǒng)的非合作博弈模型35-37
• 3.4 基于公平性的博弈功率控制算法37-42
• 3.4.1 效率函數(shù)的優(yōu)化37-39
• 3.4.2 改進(jìn)的非合作博弈效用函數(shù)39-40
• 3.4.3 發(fā)射功率納什均衡存在性和唯一性的證明40-41
• 3.4.4 迭代算法求解功率41-42
• 3.5 仿真結(jié)果與分析42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 基于斯坦克爾伯格博弈的資源分配算法46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 系統(tǒng)模型47-49
• 4.3 斯坦克爾伯格博弈機(jī)制49-52
• 4.3.1 主用戶的收益49-50
• 4.3.2 次用戶的收益50
• 4.3.3 斯坦克爾伯格博弈納什均衡點(diǎn)存在性和收斂性證明50-52
• 4.4 斯坦克爾伯格博弈功率控制的求解52-56
• 4.4.1 認(rèn)知用戶的收益最大化求解52-53
• 4.4.2 主用戶的收益最大化求解53-54
• 4.4.3 迭代算法收斂于納什均衡54-56
• 4.4.4 復(fù)雜度分析56
• 4.5 仿真結(jié)果與分析56-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 基于非合作博弈的頻譜分配算法60-73
• 5.1 引言60
• 5.2 系統(tǒng)模型60-62
• 5.3 主次用戶服務(wù)中心競價(jià)過程62-65
• 5.3.1 認(rèn)知用戶服務(wù)中心的效用函數(shù)62-63
• 5.3.2 主用戶服務(wù)中心的效用函數(shù)和成本函數(shù)63-65
• 5.4 納什均衡證明與動(dòng)態(tài)博弈分析65-67
• 5.4.1 動(dòng)態(tài)的伯川德博弈65-66
• 5.4.2 動(dòng)態(tài)博弈的穩(wěn)定分析66-67
• 5.5 算法仿真和性能分析67-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 第6章 結(jié)束語73-76
• 6.1 主要工作和創(chuàng)新73-74
• 6.2 工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中基于博弈論的功率控制和資源分配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：259339