认知无线网络中的协作频谱租赁技术研究

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1、硕士学位论文题目:认知无线网络中的协作频谱租赁技术研究研究生李果专业电子与通信工程指导教师孙文胜副教授完成日期2015年12月杭州电子科技大学硕士学位论文认知无线网络中的协作频谱租赁技术研究研究生：李果指导教师：孙文胜副教授2015年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheStudyofCooperationSpectrumLeasingTechnologyinCognitiveWirelessNetworkCandidate:LiGuoSuper

2、visor:AssociateprofessorSunWenshengDecember，2015抗州电子种技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郊重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本章的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中［＾１明确方式标明。一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名：日期：年＾月吟日学位论文使用授权说巧本人完全了解杭州电子科技大

3、学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果巧署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，、允许査阅和借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规度）论文作者签名；曰期：年＾月／ｆ曰声指导教师签名：曰期；７＾，６年＾月呼日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要近年来，由于无线电业务在各领域的多样化应用及其用户数量的不断扩张，以致现有的有限频谱

4、资源越来越无法满足通信系统的要求。另外，由于静态频谱管理模式使授权用户独占授权服务，以致网络中的带宽分配不均匀，严重造成了频谱资源的浪费。针对上述现象，学者提出利用认知无线电技术，通过用户间的动态频谱共享来改善网络带宽资源的利用率。协作频谱租赁技术为了实现动态频谱共享，使授权用户将一部分频谱分配给认知用户，同时要求认知用户作为中继帮助授权用户通信。本文首先研究的是简单的单主用户与单认知用户之间的协作频谱租赁。该模型要求主用户在认知网络中选出一个最佳认知用户作为认知中继。为了避免选择的认知中继具有协作欺骗行为，提出一种基于信誉的协作频谱租赁算法。该算法会

5、在每轮博弈结束时根据各认知用户的协作行为更新它们的信誉值，主用户则根据认知用户的信誉值和信道质量选择最佳认知中继进行协作。在协作转发过程中，授权用户租赁一部分时隙给认知中继，以获得最大数据传输速率，而认知中继在维护其信誉值的基础上以最大化自身传输速率为目标进行功率分配。最后采用Stackelberg博弈的原理解决主次用户效益优化的问题，并找到均衡解，实现主用户和次用户的“共赢”。接着，进一步研究存在多个认知用户参与协作的频谱租赁模型，该模型为了保证主用户的通信，使次用户在主用户通信失败的情况下进行协作重传。针对重传时延大及用户自私性等问题，提出一种基于

6、重传时隙的包括资源交换和货币兑换的频谱租赁交易模型。该模型中，主用户将重传时隙租借给次用户，各次用户参与协作重传后相互竞争剩余的时隙以用于自身通信。在Stackelberg博弈模型的基础上，各次用户向授权网络支付其使用频谱资源的价格，主用户则为协作重传给予次用户一定的补偿，最后讨论验证了博弈Nash均衡解的存在以及该解的唯一性，并最终求出均衡解及其相应的约束条件。数值仿真证明，提出的模型能够在传输速率和经济利益方面大幅度提高主用户和次用户的效益。关键词：频谱租赁，认知无线电，协作，Stackelberg博弈I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACT

7、Inrecentyears,duetothediversifiedapplicationofradiobusinessinmanyareasandtherisingnumberofcommunicationusers,theexistinglimitedspectrumresourcesbecomemoreandmoreunabletomeettherequirementsofthemoderncommunicationsystem.Inaddition,duotothestaticspectrumallocationmodelmakestheauth

8、orizedusersoccupyauthorizationserviceexclusivel