《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網絡 > 設計應用 > 基于多次博弈的認知無線電頻譜動態分配算法
基于多次博弈的認知無線電頻譜動態分配算法
來源:電子技術應用2012年第7期
滕志軍, 楊 旭, 韓 雪
東北電力大學 信息工程學院, 吉林 吉林132012
摘要: 針對認知無線電網絡的復雜性以及動態性,通過單次博弈很難找到最佳平衡點的問題,提出了一種基于多次博弈的動態頻譜分配算法,并通過博弈論的相關原理對該算法中納什均衡的存在性和唯一性進行了驗證。仿真結果表明,該算法收斂性優于傳統算法,經過4~6次迭代即可收斂于穩定狀態,不僅提高了收斂速度,滿足了通信系統對實時性的要求,同時也能夠在系統中所有認知用戶都滿足信干比閾值要求的基礎上進一步降低發射功率,達到了降低系統總干擾水平的目標,系統性能明顯提高。
中圖分類號: TN92
文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2012)07-0095-04
A dynamic spectrum allocation algorithm based on repeated games in cognitive radio
Teng Zhijun,Yang Xu, Han Xue
Department of Information Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, China
Abstract: As cognitive radio network complexity and dynamic, by a single game is hard to find the best balance. This article proposed a dynamic spectrum allocation algorithm based on repeated games in cognitive radio networks. The uniqueness and existence of the Nash equilibrium was proved for the scheme. Simulation results show that the novel spectrum allocation algorithm based on game theory will be obtained better convergence compared with traditional algorithm, after about 4~6 iterations algorithm will converge to an NE and can satisfy the real-time requirement, the novel algorithm can regulate their transmitter powers to meet the different signal to interference ratio (SIR) requirements and the performance of CR system is thereby improved obviously.
Key words : cognitive radio; repeated games; balance; dynamic; SIR

    隨著無線通信技術的迅猛發展,對頻譜資源的需求也越來越大,可用頻譜資源變得越來越稀缺。作為一種能夠合理利用頻譜資源的頻譜分配技術,認知無線電受到了人們的廣泛關注。將博弈論引入到認知無線電系統中是近年來研究的一個熱點。但是已有的研究大多數都是基于靜態博弈模型,認為所有參與者的決策行為同時發生,即一次性博弈。靜態博弈模型雖然簡單易懂,但是靈活性差,應用范圍也比較有限。其存在的最大問題就是參與者在做出決策時總是從使自身利益最大化的角度出發[1],如信干比平衡算法,雖然該算法能夠使系統中所有認知用戶的服務質量達到要求,但是所有用戶的信干比只能收斂于預先設定的值,無法隨實際環境的變化而做出改變。參考文獻[2]提出的基于信干比的功率控制算法通過犧牲認知用戶的信干比來降低功率,部分用戶因信干比達不到門限信干比的要求而無法正常通信。由此得到的納什均衡解與最優解之間常常都存在較大差異。而動態博弈則著重強調決策過程對決策行為以及結果所帶來的影響,從而更好地提高達到穩定狀態時系統的性能。本文將多次博弈引入到認知無線電頻譜分配問題中,利用動態博弈模型對其進行分析,通過多次博弈找到最佳平衡點

1 認知無線電的博弈論分析
    博弈論作為一種研究當決策者之間既相互依存又相互影響的情況下選擇策略的分析工具,已廣泛應用于各個領域。其數學模型可以表示如下[3]:



 



    由圖3可知,在采用SIR平衡算法時,系統中各認知用戶的信干比在經過若干次的迭代后都能夠收斂到之前所設定的目標信干比,但結合圖1所示的功率圖可知,收斂于目標信干比是以浪費功率為代價的。而且,一旦設定了目標信干比,系統中認知用戶的信干比就不能根據通信過程中的實際條件做出改變,不但浪費了功率,也影響了系統的服務質量。

    從圖4中可以看出,K-G算法具有較好的收斂性,而且能夠收斂于較低的發射功率。但是從圖4中可以發現,在采用該算法后,系統中出現了部分用戶的信干比值比信干比閾值低的情況,無法保證系統中所有用戶都滿足通信的基本要求。而公平性是認知用戶共享頻譜資源的前提,因此該算法不適用于認知無線電系統。

    圖6為SIR平衡算法、K-G算法、本文算法信干比與功率關系圖。從圖中可以看出,當信干比較低時,三種算法的功率相差不大。隨著信干比的增大,三種算法的功率都隨之增大,SIR平衡算法功率增加幅值最大,本文算法功率增加幅值最小。在相同信干比的條件下,本文算法的功率消耗最小。在達到目標信干比時,本文算法的功率收斂于較低值,SIR平衡算法的功率較大且有繼續增大的趨勢,K-G算法的功率雖達到收斂但仍高于本文算法的功率。

    由上面的仿真結果分析可知,本文提出的基于多次博弈的動態頻譜分配算法在認知用戶信干比和發射功率之間做出了折中,使系統中所有認知用戶在滿足信干比閾值要求的基礎上,進一步提高了算法的收斂速度并降低了認知用戶的發射功率,達到了降低系統總干擾水平的目的。而這些突出的特性使本算法更加適用于低功耗要求和需要頻繁切換信道的認知無線電系統。
    本文綜合考慮了認知無線電系統頻譜分配問題的動態性和復雜性,結合博弈論提出了一種適合于認知無線電系統的基于多次博弈的動態頻譜分配算法,通過數學分析,求出納什均衡點,并證明了該算法中納什均衡點的存在性和唯一性。仿真結果表明,該算法具有較好的收斂性,經過4~6次左右的迭代即可達到收斂狀態,既保證了所有認知用戶對SIR的要求,又有效地降低了用戶發射功率的消耗,達到了最小化系統總干擾水平的目標,實現了資源的最優化配置。
參考文獻
[1] 程世倫,楊震.基于信干比的認知無線電自適應功率控制算法[J].電子與信息學報,2008,30(1):59-62.    
[2] KOSKIE S, GAJIC Z. A nash game algorithm for SIRbased power control in 3G wireless CDMA networks[J].IEEE/ACM Transactions on Networking, 2005,13(5):1017-1026.
[3] 趙春暉,吳舟.CR系統中基于博弈論的干擾避免算法[J].通信學報,2008,3(29):82-86.
[4] 楊磊,殷福亮,陳喆.認知無線動態頻譜分配新算法[J].信號處理,2010,8(26):1211-1216.
[5] 趙成林,李鵬,蔣挺.快速收斂的認知無線電功率控制算法[J].北京郵電大學學報,2009,32(1):74-75.
[6] SARAYDAR C U, MANDAYAM N B, GOODMAN D J. Efficient power control via pricing in wireless data networks[J].IEEE Transactions on communications,2002,50(2):291-303.

此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
主站蜘蛛池模板: 久久精品店 | 香蕉国产人午夜视频在线 | 操操操网| www黄网| 99在线观看视频免费精品9 | 无码免费一区二区三区免费播放 | 亚洲国产精品成人精品软件 | 国产成人精品日本亚洲语音2 | 91视频99 | 国产三级三级三级 | 久久久99精品免费观看精品 | 精品久久免费视频 | 日本欧美一区二区三区在线 | 久久久国产高清 | 精品国产一区二区三区不卡 | 国产成人精品三级91在线影院 | 在线观看日本www | 亚洲免费天堂 | 成人精品免费视频 | 久久久久国产一级毛片高清板 | 午夜限制r级噜噜片一区二区 | 久久久国产乱子伦精品 | 国产初高中生粉嫩无套第一次 | 亚洲图片在线视频 | 中文乱码字幕午夜无线观看 | 国产精品尹人在线观看免费 | 日韩欧美一级毛片精品6 | 台湾香港澳门三级在线 | 高清不卡一区二区三区 | 成人全黄三级视频在线观看 | 免费成年人在线视频 | 中文字幕一二三四区2021 | 99久久国语露脸精品对白 | 久久久免费的精品 | 国产精品美乳免费看 | 成人手机视频在线观看 | 久热香蕉精品视频在线播放 | 国产一区二区免费播放 | 三级国产精品 | 欧美亚洲国产片在线观看 | 91aaa免费免费国产在线观看 |