基于博弈论的认知无线电功率控制算法研究

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1、基于博弈论的认知无线电功率控制算法研究摘要认知无线电技术能够动态重用已经固定分配给授权用户的频段以及其他空闲的频段以提高现有频谱资源的利用率。以频谱共享理念为基础的认知无线电技术已经成为无线通信界研究的新方向，其研究涉及很多方面，其中认知无线电网络中的功率控制算法设计便是目前的一个研究热点。博弈论又称对策论，是一种用严谨数学模型来解决现实中利害冲突的理论，由于冲突、合作、竞争等行为是现实中常见的现象，因此博弈论广泛应用到了经济、通信和军事等各个领域。认知无线电系统中各个认知用户都会通过增大功率来获得较高的信干比，然而发射功率的增加却会给其他用户带来更大

2、的干扰。因此，可以将认知无线电的功率控制问题看作一个非合作的博弈问题。．本文主要考虑择机频谱接入模式下的认知无线电系统，即认知用户只有在授权用户不活动时才可以占用频谱资源。功率控制算法设计不仅要考虑如何在满足认知用户通信需求的基础上进一步降低发射功率，以节省耗电量并减小对其他认知用户的干扰。同时，还要尽可能提高算法的收敛速度。基于以上考虑，本文以CDMA认知无线电系统为通信平台，通过构建一种有效的代价函数，提出了一种新的非合作功率控制博弈算法，并证明了该算法纳什均衡的收敛性、存在性和唯一性。仿真结果表明，与其他四种功率控制算法相比较，该算法能够以较低的

3、功率水平满足不同用户的信干比要求，并且具有较快的收敛速度。关键词：纳什均衡；认知无线电；博弈论；收敛速度；发射功率IlPO、砸RCONTROLALGoRITHMFORCOGNITr、厂ERADIOBASEDONGAⅣ匝THEORYABSTRACTCognitiveradiotechnologycandynamicallyre—usethefrequencybandsassignedtotheauthorizeduserandotheridiefreqencybandstoenhancetheutilizationofexistingspectrumre

4、sources．Cognitiveradiotechnologybasedonthespectrumsharinghasbecomeanewstudydirectionofwirelesscommunications．Itsresearchinvolvesmanyaspects，andpowercontrolofcognitiveradioiscurrentlyaresearchfocus．Gametheoryisthetheoryusingarigorousmathematicalmodeltosolvetheterribleconflictofre

5、ality．Becauseconflict，cooperation，competitionandotherbehaviorsarecommonphenomenonsinreality,gametheoryisappliedtowidefields，suchaseconomic，communicationsandmilitaryandSOon．Inmulti-usercognitiveradiosystem，heuserwouldliketoincreasethetransmittingpowertogetmoreSIR(signaltointerfer

6、enceratio)，butitwillincreasetheinterferencetoothers．Therefore，powercontrolofcognitiveradiosystemCanbeseenasallissueofnon—cooperativegame．Inthispaper,weconsiderthesituationthattheuserofthecognitiveradiosystemcanonlyuserthespectrumresourceswhenthemarenotoccupiedbytheauthorizeduseL

7、Therefore，thepowercontrolalgorithmshouldnotonlyconsiderhowtofurtherreducethetransmissionpowerttosavepowerandminimizeinterferencetoothercognitiveusers，butalsoconsiderhowtoimprovetheconvergencespeed．Basedontheaboveconsiderations，anewpowercontrolgamealgorithmWasproposedbasedonCDMAC

8、RsystembydesigninganeffectiveCOStfunction．Theun