認(rèn)知無線網(wǎng)中的功率控制算法研究與相關(guān)優(yōu)化算法的應(yīng)用.pdf

1、認(rèn)知無線網(wǎng)(Cognitive Radio Networks,CRNs)作為下一代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,可有效緩解無線頻譜緊張問題。其核心思想是使具有感知頻譜空間功能的天線用戶,通過機(jī)會(huì)式地使用未被授權(quán)用戶使用的頻譜進(jìn)行通信,以極大地提高無線頻譜的利用率。CRN不僅可以帶來無線頻譜利用率的提高,還可以極大地提高整個(gè)無線通信系統(tǒng)的吞吐量等性能指標(biāo)。
　　CRN中的功率控制技術(shù),即恰當(dāng)?shù)乜刂聘兄脩艋虼斡脩?Secondary Us

2、er,SU)的發(fā)射功率,使其在滿足自身通信質(zhì)量要求的同時(shí),降低對授權(quán)用戶或主用戶(Primary User,PU)的干擾,是CRN研究的核心問題之一。近年來,作為一種優(yōu)化資源配置的有力工具,博弈論也被廣泛應(yīng)用于無線通信的功率控制等領(lǐng)域中。CRN中應(yīng)用最廣的非合作博弈功率控制模型,把各 SU的傳輸功率值作為博弈參與者;參與者根據(jù)模型的利益函數(shù),通過博弈追求自身利益的最大化。本文基于非合作博弈論,建立了CRN中上行鏈路的功率控制系統(tǒng)模型,提

3、出了一個(gè)新的利益函數(shù)并證明了該模型納什均衡的存在性。在此利益函數(shù)基礎(chǔ)上,本文推導(dǎo)出了相應(yīng)的功率控制迭代算法并證明了其收斂性。仿真結(jié)果表明,本文算法不僅可滿足CRN的信干噪比要求,同時(shí)可保證各SU取得合適的傳輸功率值;另外,相較于其它算法,本算法具有顯著的抗背景噪聲性能。
　　與博弈論同屬于運(yùn)籌學(xué)分支的指派問題,在特征上與協(xié)同通信的中繼節(jié)點(diǎn)選擇問題極為相似——均為合理地分配資源以追求系統(tǒng)性能最優(yōu),因而可以考慮使用指派問題相關(guān)研究來解

4、決協(xié)同通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇問題。協(xié)同通信充分發(fā)揮了傳輸分集技術(shù)的優(yōu)勢,可有效提高系統(tǒng)性能;然而,目前CRN協(xié)同通信相關(guān)研究中,存在著頻譜利用率不高、和速率不高的問題。針對這些問題,本文提出了一種新的協(xié)同通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法。在充分利用可用頻譜的基礎(chǔ)上,本文提出了CRN系統(tǒng)和速率最大的數(shù)學(xué)問題,通過理論分析與化簡,轉(zhuǎn)化為了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)指派問題,并采用匈牙利算法進(jìn)行了求解。依據(jù)該求解過程,本文設(shè)計(jì)了PU與SU共存時(shí),各自的通信方式選擇算法。仿真結(jié)