优秀研究生学位论文题录展示

基于博弈论的认知无线电功率控制和资源管理技术研究

专 业: 信号与信息处理
关键词: 博弈论 认知无线电 功率控制 资源管理
分类号: TN92
形 态: 共 123 页 约 80,565 个字 约 3.854 M内容
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内容摘要


随着信息技术和多业务无线网络的飞速发展,无线频谱成为现代社会不可或缺的珍贵资源,认知无线电是实现频谱资源重复利用的最佳方案。

保护授权主用户的正常通信,提高认知从用户通信的QoS性能和频谱利用率,实现不同用户公平共享频谱资源,是认知无线电技术和基于认知无线电技术的无线区域网络WRAN研究的关键内容。

本论文基于现代博弈理论,深入研究了认知无线电的功率控制和资源管理技术,并探讨了不同用户的合作感知问题;主要工作和创新如下:

(1)构建了一种认知无线电通信系统模型,在此基础上针对系统的资源管理问题,提出了一种认知无线电合作功率控制算法。

针对认知无线电的复杂环境和802.22WRAN无线网络带宽管理的需求,利用先进的空时分集STBC技术,在对OFDM-CDMA通信系统改进的基础上,构建了一种适合认知无线电环境的通信系统模型,并利用合作博弈的研究成果,提出一种基于纳什议价的合作功率控制博弈算法,在保证认知用户占有空闲频谱资源的公平性基础上,提高网络吞吐量。

(2)为保障认知用户的QoS性能,提出了基于SIR的认知无线电非合作功率控制和自适应功率控制算法。

利用非合作博弈理论提出了一种基于SIR的分布式非合作功率控制NPCG算法,算法中根据干扰变化和用户SIR需求,自适应调节用户发射功率和SIR,通过对无线频谱资源的动态管理,有效地提高了单位功率网络吞吐量,并理论分析与仿真验证了该算法纳什均衡解的存在性和收敛性。

此外,利用Koskie-Gajic算法的低功率消耗优势,兼顾认知用户公平共享频谱资源的需求,通过自适应加权系数保障认知用户的SIR需求,设计出一种自适应功率控制算法,以降低认知用户的发射功率消耗,满足认知用户的QoS公平性需求。

(3)结合MAC层的T-ARQ技术,带宽管理和物理层的功率控制与自适应调制技术,提出一种基于吞吐量优化的跨层链路设计技术,以动态的管理无线资源。

根据认知用户占有的频谱带宽、对其他用户的干扰和占有系统资源的情况,设计了频谱价格策略,将该频谱价格策略引入非合作功率控制算法中,在非合作功率控制中加入用户的合作行为。

并结合MAC层的T-ARQ,带宽管理和物理层的功率控制与自适应调制技术,提出基于吞吐量优化的跨层链路设计技术,在物理层通过对用户发送功率的分布式控制,降低认知用户的功率消耗,并利用MAC层的T-ARQ技术保障认知用户的QoS性能基础上,通过自适应调制和T-ARQ技术提高网络吞吐量,降低认知用户的中断概率。

(4)提出了一种基于纳什议价的合作感知算法。

基于认知无线电的通信系统取得优良性能的前提是准确的感知;为提高探测数据的可信度,依据主用户与认知用户基站的距离和探测能量的差异,提出了一种两人合作感知纳什议价NBS算法,实现分布式数据感知,并利用经典的匈牙利算法实现多用户的两两指派分组,将多用户信息感知问题转化为两用户的合作感知纳什议价,在保证探测数据的可靠性基础上,采用“AND”规则融合每组合作感知数据,提高数据的探测概率..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:缩略语表、图表目录
第一章 绪论
1.1背景
1.1.1认知无线电的发展概述
1.1.2认知无线电的应用
1.1.3认知网络与智能网络的融合
1.1.4认知无线电研究的关键课题
1.2基于博弈论的功率控制和资源管理技术研究现状
1.2.1博弈论及常用概念
1.2.2基于博弈论的功率控制研究现状
1.2.3跨层设计结构模式与发展
1.2.4认知无线电频谱感知的研究现状
1.3课题的研究意义
1.4研究目标、内容和本文主要贡献
1.4.1研究目标
1.4.2研究内容
1.4.3本文主要贡献
1.5论文的结构安排
第二章 认知无线电合作功率控制算法
2.1引言
2.2系统模型
2.2.1通信系统模型
2.2.2保护切换策略
2.2.3干扰模型
2.3合作功率控制算法
2.3.1纳什议价博弈公理化模型及解
2.3.2二人纳什议价算法
2.3.3多人纳什议价算法
2.4仿真结果和性能分析
2.5小结
第三章 认知无线电非合作功率控制算法
3.1引言
3.2非合作功率控制博弈算法
3.2.1干扰模型
3.2.2效用函数
3.2.3NPCG算法迭代求解
3.2.4NPCG算法的收敛性
3.2.5NPCG算法均衡解的存在性
3.2.6仿真结果及性能分析
3.3基于SIR的自适应功率算法
3.3.1CR-NCPCG算法
3.3.2CR-NCPCG算法步骤
3.3.3均衡解的存在性与收敛性
3.3.4仿真结果及性能分析
3.4小结
第四章 认知无线电跨层链路设计技术
4.1引言
4.2基于吞吐量的功率控制算法和调制方式选择
4.2.1系统模型
4.2.2干扰模型
4.2.3带宽分配
4.2.4调制方式选择
4.2.5基于吞吐量的功率控制算法
4.2.6自适应调制和功率控制(M-TPCG)算法步骤
4.2.7仿真结果及性能分析
4.3结合T-ARQ的跨层设计技术
4.3.1系统模型
4.3.2NTPG算法
4.3.3 T-ARQ技术的研究
4.3.4系统性能分析
4.3.5仿真结果及性能分析
4.4小结
第五章 基于纳什议价的合作感知算法
5.1引言
5.2基于纳什议价的合作感知算法
5.2.1系统模型
5.3合作感知算法
5.3.2数据融合与检测性能分析
5.3.3仿真结果及性能分析
5.4小结
第六章 结束语
6.1论文总结
6.2工作展望
参考文献

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中图分类: > TN92 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信

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