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基于非合作博弈的认知无线电功率控制算法

张允  
【摘要】:近年来,随着通信技术的迅猛发展,固定频谱分配方式造成了频谱资源的短缺,许多宝贵的无线频谱资源经常空闲着,无法得到合理的利用,认知无线电技术可通过频谱共享的方式使授权用户与认知用户使用相同的授权频带进行通信,提高频谱利用率,缓解当前频谱资源匮乏的情况。在共享频谱时认知用户的发射功率会对授权用户的通信产生干扰,干扰程度直接影响到授权用户的通信质量,因此必须对认知用户进行严格的功率控制。 本文通过博弈论方法,研究基于非合作博弈的认知无线电系统中的功率控制算法。首先介绍了基于非合作博弈的功率控制模型(NPG)和增加代价函数的非合作博弈功率控制模型(NPGP),并对它们进行了分析与比较。接着,针对NPGP模型不能保证认知用户公平共享频谱资源的缺陷,在原有的NPGP博弈模型基础上给出了改进的基于链路增益、非线性代价的非合作博弈功率控制模型NPGP-PG-NL,仿真分析表明该算法在发射功率和效用方面有一定的改善。 最后,本文设计了一种新的基于干扰门限的非合作博弈的功率控制算法,该算法考虑到了对主用户干扰的情况。算法设计的效用函数与次用户容量以及每个次用户的发射功率有关,采用的基于干扰门限的代价函数引入了次用户对主用户干扰的相应限制,并兼顾了次用户之间的公平性。仿真结果表明该新算法可以在较低发射功率的条件下,仍具有较高的次用户效用,且具有较快的算法收敛速度。


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