基于认知无线电的频谱共享算法研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目基于认知无线电的频谱共享算法研究学科专业通信与信息系统指导教师冷甦鹏教授作者姓名张尧班学号200921010544万方数据分类号密级UDC注１学位论文基于认知无线电的频谱共享算法研究张尧指导教师姓名冷甦鹏教授电子科技大学成都申请学位级别硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2012年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声

2、明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等

3、复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要随着无线网络和无线业务的激增，频谱稀缺正成为无线网络及业务发展的一个瓶颈，认知无线电是一项有广泛前景的新兴技术，在主用户和次用户共存的频谱环境中，利用该技术能让主次用户通过频谱贡享有效的提高频谱效率。动态频谱租赁(DynamicSpectrumLeasing)作为一种新的频谱共享方法能够极大的提高频谱效率，同时又能促进频谱市场更灵活的业务类型的发展。和以前大部分频谱共享方法不同的是在动态频谱租赁模型架构下，主用户能够主动的控制次用户在授权频段内的活动。在认知网络中，主用户和次用户

4、之间通过合作能够显著提高整个系统(包括主用户系统和次用户系统)的性能，据此本论文将重点研究主用户和次用户之间通过合作的频谱租赁模型，主用户通过租让其频段或部分频段给次用户使用一段时间以换取次用户的合作。在传统的频谱租赁方法中，合作的次用户将以较高的功率水平传输自己的数据而以较低的功率水平中继主用户的数据，另一方面很多算法都是针对一个主用户网络和多个次用户网络的频谱租赁关系或者针对多个主用户网络和一个次用户网络的频谱租赁关系，得出的结果或者仅对主用户有利，或者仅对次用户有利，而并未从全局角度考虑性能。针对上述不足，本文建立了一个多主用户和多次用户的频谱租赁模型，在该算法中为了激励主用户租让

5、其频谱，规定次用户以相同的功率水平发送自己的数据和主用户的数据，并且该功率可以根据频谱竞争结果自适应调整，随后分别研究了优化次用户网络效用的算法、优化主用户网络效用的算法以及优化整个网络(包括主用户网络和次用户网络)效用的算法，最后给出仿真结果并分析仿真结果。另一方面，现有大多数频谱租赁算法都规定一个主用户只能将其频谱资源租借给一个次用户使用，而且要么采用叠加式(overlay)要么采用衬垫式(underlay)频谱共享模型。本文提出了一个结合叠加式和衬垫式频谱共享的模型，允许主用户将其频谱租借给多个次用户，并且采用演化博弈论来分析次用户的决策演进并提出一种迭代算法达到演化稳定策略(ES

6、S)，并在最后给出仿真结果并分析了仿真结果和理论算法的对应关系。关键词：认知无线电，动态频谱租赁，演化稳定策略，叠加式，衬垫式。I万方数据ABSTRACTABSTRACTSpectrumscarcityisbecomingasevereprobleminrecentyears,withthedramaticdevelopmentofwirelessservicesandnetworks.Theconceptofcognitiveradio(orsecondaryspectrumaccess)iscurrentlyunderinvestigationasapromisingparadigm

7、toachieveefficientuseofthefrequencyresourcebyallowingthespectrumsharingoflicensed(primary)andunlicensed(secondary)usersinthesamespectrumbandwidth.Dynamicspectrumleasingasanewparadigminspectrumsharingcangreatlyenhanceth