認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中基于聯(lián)盟形成博弈的合作通信研究.pdf

1、隨著無線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展越來越多元化，用戶對通信的要求也越來越高，導(dǎo)致頻譜資源匱乏的問題日趨嚴(yán)重。認(rèn)知無線電作為能有效緩解頻譜資源緊張現(xiàn)狀的重要技術(shù)，成為未來無線通信的研究熱點(diǎn)。其中，頻譜感知作為最重要的技術(shù)之一，通過用戶之間的頻譜資源共享的策略，能有效提高頻譜利用率。但在主、次級用戶共存的認(rèn)知無線電帶寬受限網(wǎng)絡(luò)中，主用戶(Quality of Service) QoS需求會限制次級用戶的數(shù)據(jù)傳輸，從而無法滿足基本通信業(yè)務(wù)。本文基于用戶之

2、間的相互合作，設(shè)計(jì)頻譜共享策略，提高網(wǎng)絡(luò)通信性能。由于節(jié)點(diǎn)間的不同合作策略，會對網(wǎng)絡(luò)利益產(chǎn)生不同的影響，因此可利用博弈論來研究各節(jié)點(diǎn)間的策略優(yōu)化問題。博弈論作為研究博弈參與者間競爭與合作機(jī)制有效的數(shù)學(xué)工具，在本文中用來研究次級用之間的合作行為，通過優(yōu)化次級用戶之間的合作策略達(dá)到增加次級網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸容量的目的。本文的主要工作和研究成果如下:
　　首先，為提高主用戶和次級用戶共同的通信性能，在認(rèn)知無線電中引入?yún)f(xié)作中繼傳輸，研究主用戶與

3、次級用戶之間的協(xié)作機(jī)制。借用協(xié)作傳輸?shù)哪Ｐ?，次級用戶被允許占用主用戶的授權(quán)信道一段時(shí)間。通過這種協(xié)作機(jī)制，可以在一定程度上改善主用戶的傳輸質(zhì)量，也可以使次級用戶獲得收益。
　　其次，針對協(xié)作認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)模型，提出基于聯(lián)盟形成博弈的合作中繼選擇算法。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作傳輸過程涉及到主網(wǎng)絡(luò)與次級網(wǎng)絡(luò)之間的資源共享，本文將協(xié)作認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇建模成一個(gè)聯(lián)盟博弈過程，利用聯(lián)盟形成博弈理論設(shè)計(jì)一種機(jī)制，以刺激次級用戶以合作的

4、方式參與協(xié)作傳輸。設(shè)計(jì)了主網(wǎng)絡(luò)與次級網(wǎng)絡(luò)之間的時(shí)分協(xié)作傳輸協(xié)議，以期在保證授權(quán)用戶傳輸質(zhì)量的前提下提高非授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的整體傳輸容量，并通過仿真驗(yàn)證該算法在次級網(wǎng)絡(luò)通信容量方面的性能提升。
　　最后，為了進(jìn)一步提高次級網(wǎng)絡(luò)的通信容量，提高系統(tǒng)資源的利用率，將主網(wǎng)絡(luò)與次級網(wǎng)絡(luò)之間的時(shí)分協(xié)作傳輸協(xié)議改為基于頻分復(fù)用的協(xié)作傳輸協(xié)議，利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)自