基于博弈论和证据理论的动态频谱分配算法

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随着无线通信在宽带化、智能化、高速化等方向的快速发展,有限的频谱资源显得越发稀缺,并且,现有的一些通信业务采用的是固定的频谱分配方式,这使得频谱资源不能进行合理高效的利用。因此,急需一种新的通信技术来解决这些问题。认知无线电CR (Cognitive Radio)作为一种智能的无线通信技术,她能够感知时间、空间和频率等多维度的频谱空穴环境,并对已知的空闲频谱进行智能的分配和再利用,从而有效的解决了频谱利用率低和频谱资源“短缺”的假相。目前,将博弈论和D-S证据理论等成熟的数学理论工具引入认知无线电技术是无线通信的一个热点话题。其中博弈论是微观经济学中已被广泛应用的高级理论,它为不同应用场景的决策选择问题提供了数学依据,纳什均衡的存在也使得寻找稳态问题的最优解成为了可能。而D-S证据理论强调根据证据为一个命题赋予真值,其过程可以看作是一种决策模型,并可以用于解决决策领域的一些问题。在认知无线电的资源管理技术中大多都是决策的选择问题,如频谱分配等。因此,将博弈论和D-S证据理论引入认知无线电技术的研究是解决认知无线电频谱分配问题的新途径,也是本文的主要研究内容。本文首先在第一章介绍论文的研究背景和意义,为课题的开展指明了方向;在第二章对认知无线电技术的定义、功能和发展过程进行了简单介绍;在第三和第四章分别介绍了D-S证据理论和博弈论的一些基本内容,并分析了它们在认知无线电中的应用;根据现有研究的不足,在论文的第五章提出了两种更加符合实际通信环境的动态频谱分配算法,即基于位势博弈的频谱分配算法和基于博弈论与D-S证据理论的联合频谱分配算法,并对算法的收敛性和收敛结果进行了理论分析和Matlab仿真,仿真结果表明这两种算法能够提高频谱的利用率,改善通信用户的通信质量。
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