有限反饋認(rèn)知MIMO系統(tǒng)中基于博弈論的資源分配.pdf

1、認(rèn)知 MIMO系統(tǒng)的資源分配是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。采用多天線的認(rèn)知無線電系統(tǒng)相對于單天線認(rèn)知無線電系統(tǒng),既有傳統(tǒng)的資源(頻域,時域,碼域),又有空域資源。本文研究基于博弈論的有限反饋認(rèn)知MIMO系統(tǒng)的資源分配,涉及發(fā)射功率、空域(采用波束成形)和反饋速率等資源的分配。利用有限的反饋信道反饋量化的信道狀態(tài)信息(CSI),基于量化CSI,本文主要研究聯(lián)合功率分配與波束成形優(yōu)化、次用戶(認(rèn)知用戶或非授權(quán)用戶)反饋速率控制、聯(lián)合功率

2、分配與反饋速率控制等相關(guān)資源分配問題。本文采用頻譜共享方式的認(rèn)知無線電,并假定認(rèn)知基站的反饋信道受限。本文的主要研究成果概況如下:
　　首先分析完美CSI條件下的基于博弈論的算法,針對主用戶(授權(quán)用戶)反饋的量化CSI,提出基于博弈論的聯(lián)合功率分配與波束成形算法,并給出在量化CSI條件下的效用函數(shù)和代價函數(shù)。同時,根據(jù)CSI量化誤差,給出了新的約束條件,證明了納什均衡的存在性,提出了一種新的迭代算法可以收斂到納什均衡。仿真結(jié)果表明

3、,本文提出的算法可以快速收斂。
　　有限反饋認(rèn)知 MIMO系統(tǒng)中,由于認(rèn)知基站的反饋信道有限,因而無法滿足完美CSI的反饋。次用戶都希望反饋完美CSI,通過認(rèn)知基站實施波束成形和功率分配技術(shù),從而提高自身的傳輸能力并且降低對自身的干擾。針對認(rèn)知 MIMO系統(tǒng)有限反饋條件下,研究次用戶的反饋速率控制。本文提出了一種次用戶間基于非合作博弈的反饋速率控制算法,次用戶可選擇各自的反饋速率使得自己的效用函數(shù)最大化。該博弈模型中,次用戶的效用

4、函數(shù)為下行數(shù)據(jù)速率減去CSI反饋速率的線性代價函數(shù),并且證明了其納什均衡的存在性。同時,為了確保滿足主用戶的干擾門限,應(yīng)用了功率控制和波束成形算法。仿真結(jié)果表明,本文所提出基于博弈反饋控制算法的系統(tǒng)容量大于等速率反饋的算法。
　　為提高認(rèn)知 MIMO系統(tǒng)的容量,本文研究了有限反饋下基于博弈論的聯(lián)合功率分配與反饋速率控制優(yōu)化問題。通過建立新的博弈模型,證明了其納什均衡的存在性。同時,根據(jù)功率與反饋速率的關(guān)系,提出了一種迭代算法,可快