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认知中继网络是在认知无线电环境下的协作中继通信系统,在不影响主用户的正常通信情况下使用授权频谱,大大缓解当前无线频谱资源紧张的状况,同时提高无线通信网络覆盖能力、吞吐量、频谱利用率、中断概率、系统可靠性等性能。认知中继网络是一种智能的无线通信系统,它的功率控制方法有其自身的特点。目前认知中继网络功率控制方法的研究基本上都是结合其他技术,采用信息论的方法进行分析,本文用博弈论的方法来研究认知中继网络中的功率控制问题,直接建立由源节点和认知中继节点组成局中人的功率控制模型。博弈论是用数学的方法获得在决策环境或博弈中的行为,已经广泛地应用于各种不同的领域。本文的研究包括两个方面。
第一个方面是基于能效的认知中继网络功率控制问题。认知中继网络在不影响主用户的正常通信情况下使用授权频谱,功率控制方法有其自身独特的性质。用博弈论的方法建立认知中继模型,求出最大化效用的阶段发射功率解,通过对其纳什均衡、帕累托最优和全局最优的分析,发现用纳什均衡解作为发射功率效用最优,而这是由发射功率的非同时性所决定的。仿真验证了把纳什均衡解作为发射功率值时效用最优。
第二个方面是非线性价格的认知中继网络功率控制博弈问题。认知中继网络在追求最大化吞吐量同时消耗较小的功率,分析研究了认知中继网络的通信特点,提出一种非线性价格的成本函数,用博弈论的框架构建认知中继功率控制博弈模型,其纳什均衡解直接决定于信道参数和价格系数,该功率控制方法更符合网络的特点,减少了网络的功率消耗,提高了网络的能量效率,同时降低了功控实现的复杂度,仿真验证了该功率控制方法改善了认知中继网络通信性能。