认知无线网络功率分配算法的研究

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1、认知无线网络功率分配算法的研究摘要认知无线电技术是为了充分利用稀缺的频谱资源而提出的一种新的频谱共享技术，它可以使认知用户共享授权用户的频谱，从而提高频谱利用率。本论文旨在研究认知无线网络中认知用户的发射功率对授权用户的影响，并将博弈论应用到认知用户间功率分配的问题上。本论文对现有的认知无线电功率分配和控制方面的理论及博弈论在认知无线电中的应用方法进行研究，并在此基础上选用合适的数学模型对认知网络中次要用户对主要用户产生的干扰功率进行建模，采用基于特征函数的数值计算方法分析计算干扰功率的分布特征。针对认知无线网络中多个次要用户共存的系统模型，本文通过设计一种有效的代价函数，

2、提出一种基于博弈论的次要用户间分布式功率分配算法，并证明了该算法纳什均衡的存在性和唯一性。并进一步考虑到网络拓扑结构快速变化的情况，在动态网络结构下对分布式功率分配算法进行改进，最后提出一种基于迭代的分布式功率分配算法，该算法能快速收敛到纳什均衡，尽可能减少功率重新分配导致的时延。仿真结果表明该迭代算法能使认知网络的收益最大化，并提高了认知网络对动态变化的适应性，对动态网络结构下的认知网络是十分有效的。关键词：认知无线电，动态功率分配，博弈论，纳什均衡，收敛性HResearchofPowerAllocationAlgorithminCognitiveRadioNetwork

3、sAbstractCognitiveRadio(CR)technologyisproposedasanewspectrumsharingtechnologytofullyutilizethescarcespectrumresource．Itprovidescognitiveuseranewmethodtosharespectrumresourceallocatedtoauthorityusers，thusincreaseefficiencyofspectrumusage．Thispaperaimsatinvestigatetheimpactofinterferencepow

4、eratauthorityusercausedbycognitiveusers，andappliesgametheorytopowerallocationissueamongcognitiveusers．Throughtheresearchofpowerallocation，powercontrolandtheapplicationofgametheoryincognitiveradio，thispaperselectspropermathematicalmodeltomodeltheinterferencepowerataprimaryusergeneratedbysec

5、ondaryusers，andstudiesthedistributionoftheinterferencepowerusingacharacteristicfunctionbasednumericalapproach．Basedonthesystemmodelinwhichmultiplesecondaryuserscoexistincognitiveradionetwork,thispaperproposesagame—baseddistributedpowerallocationalgorithmbydesigningalleffectivecostfunction．

6、TheexistenceanduniquenessoftheNashEquilibriumwasprovedforthealgorithm．Inaddition，consideringthenetworktopologyisrapidlychanginginpracticalcognitiveradionetworks，weimprovethepowerallocationalgorithmandpresentaiterativedistributedpowerallocationalgorithm．ThealgorithmcanrapidlyconvergetoNashE

7、quilibriumwithinafewiterativestepsinordertoshortenthepowerreallocationtime．Thesimulationresultsshowthattheproposedalgorithmcallachievethemaximalprofitsofoperatorsforcognitiveradionetworks．ThealgorithmcanadapttodynamicchangeofcognitiveradionetworktopologyandiSs