分數(shù)頻率復(fù)用的頻譜拍賣算法研究.pdf

1、密級碩士學位論文碩士學位論文題目題目分數(shù)頻率復(fù)用的頻譜拍賣算法研究分數(shù)頻率復(fù)用的頻譜拍賣算法研究（英文）（英文）SpectrumAuctionAlgithmFFractionalFrequencyReuseCognitiveCellularSystems研究生學號:1402201019研究生姓名:聶化芝指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):趙峰研究員申請學科門類:工學碩士學科、?？?、專業(yè):信息與通信工程論文答辯日期:2017年6月摘要–

2、I–摘要隨著新型無線電技術(shù)的發(fā)展對頻譜資源的需求海量增長，現(xiàn)有頻譜資源分配不均和頻譜利用率低下的問題日漸凸顯。因此，提高頻譜資源的利用率、尋找科學合理的分配方法迫在眉睫。鑒于拍賣理論在資源配置方面具有公開、公平和高效性的特點以及分數(shù)頻率復(fù)用技術(shù)對提高頻率利用率、改善用戶干擾方面的貢獻，本文結(jié)合上述兩種關(guān)鍵技術(shù)，針對頻譜資源有限的問題，展開了一種頻譜拍賣算法的研究，旨在提高蜂窩小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量，提高現(xiàn)有頻段的頻率利用率，主要研究成果

3、概括如下：首先，對于提高頻率利用率的問題，本文建立了分數(shù)頻率復(fù)用的頻譜拍賣模型，將授權(quán)用戶(主用戶)和非授權(quán)用戶(次用戶)之間的頻譜共享視為拍賣過程，根據(jù)同頻復(fù)用原理實現(xiàn)頻率的復(fù)用，進而提高頻率利用率。同時，該模型可以有效抑制用戶之間的干擾，保障小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量。然后，為了使有限的空閑頻段實現(xiàn)最優(yōu)分配，本文通過博弈論來描述次用戶之間非合作的競標過程，以最大化系統(tǒng)效用為目標建立優(yōu)化問題，并推導(dǎo)出了該問題的整數(shù)規(guī)劃理論表達式。由于這類

4、問題在多項式時間內(nèi)很難求得最優(yōu)解，因此本文通過拉格朗日松弛算法不斷修正并得到近似最優(yōu)的頻譜分配矩陣。仿真結(jié)果表明，本文提出的算法能有效保障小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量、顯著提高頻率利用率和系統(tǒng)容量。由于通信過程中，信道狀態(tài)信息、預(yù)編碼權(quán)值和發(fā)射功率等因素會對用戶的通信質(zhì)量、系統(tǒng)容量和收益等方面產(chǎn)生影響，進而會影響次用戶競拍的積極性，因此，本文充分考慮了以上因素，提出了聯(lián)合預(yù)編碼和功率分配的頻譜拍賣迭代優(yōu)化算法。在次用戶以最大化系統(tǒng)效用為目標的

5、博弈過程中，實現(xiàn)預(yù)編碼向量和發(fā)射功率矩陣的迭代優(yōu)化，并將它們通過信干噪比和出價矩陣反饋到次用戶的競拍過程中。同時，在次用戶追求系統(tǒng)效用最大化的過程中，為了保障主用戶的收益，建立了基于斯坦克爾伯格博弈的迭代優(yōu)化目標，并通過一個可調(diào)節(jié)的干擾價格因子，實現(xiàn)了主次用戶之間利益的均衡。仿真結(jié)果充分表明了本文的改進算法能有效改善次用戶競拍的積極性，保障頻譜拍賣的高效性，并且頻率利用率和系統(tǒng)容量得以進一步提升。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:分數(shù)頻率復(fù)用；頻譜拍賣；博