《互動式認知網路動態頻譜管理研究》是依託北京科技大學，由馬忠貴擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：互動式認知網路動態頻譜管理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：馬忠貴
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在認知無線網路中，由於認知用戶對頻譜的使用存在競爭與衝突，且頻譜具有時變特性，故本項目基於合作微分對策理論對互動式認知無線電中的頻譜管理進行建模、求解和仿真分析，從而解決動態頻譜的實時性管理問題。首先，提出一種基於合作微分對策的互動式認知網路聯盟-競爭型體系結構，在此基礎上，提出基於合作微分對策的動態頻譜管理的3種模型和算法，即：頻譜共享模型、動態頻譜管理模型（啟發式發射功率控制算法、快速頻譜選擇算法）、頻譜移動性管理模型（快速頻譜切換算法、鏈路維持算法），分別採用反饋納什均衡解法對多人合作微分對策進行求解。最後，構建相應的軟體仿真平台，驗證上述動態頻譜管理模型和算法的合理性和有效性，並與國內外已有典型算法進行對比分析與評價。有助於緩解當前頻譜資源緊張現狀、提高頻譜利用率，進一步推動認知無線電技術在現有頻譜共享網路中的套用和發展，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
為了提高互動式認知無線網路動態頻譜管理的效率和智慧型性、人性化水平，引入“軟體人”對認知無線網路進行封裝，提出了基於軟體人的互動式認知無線網路體系結構，並根據位置、頻率的範圍、頻率使用的密集程度和發射功率將其劃分為不同的聯盟。在同一聯盟內部，分別提出了基於非合作微分對策論的動態頻譜管理模型，設計了相應的算法並進行了仿真分析；基於合作微分對策論研究了動態頻譜管理模型，提出一種高效與公平的動態頻譜分配方法，解決頻譜接入的動態性和合作性問題；基於非合作隨機微分對策論研究了動態頻譜接入模型，在給定一個r維的維納過程的隨機擾動下，分析了反饋納什均衡解的魯棒性，並進行了仿真分析。最後，對比分析了這三種模型的反饋納什均衡解，證明了認知用戶合作的可能性，在最佳化網路系統性能的同時實現對資源的公平分配。仿真結果表明，提出的模型滿足了不同用戶對頻譜資源的需求，增大系統容量，提高頻譜利用率，並真實反映了射頻環境的時變特性。 研究在避免干擾的填充式方案、基於下墊式的擴展頻譜方案以及混合式方案下，構建了發射功率控制模型，提出了啟發式Waterfilling with scaling算法，並進行了仿真分析。 提出基於排隊論的頻譜切換模型和算法，描述支持數據非實時業務的基於切換請求排隊機制的頻譜切換策略，並進行了模型求解和仿真分析。仿真結果表明，相對於無切換機制和預留信道機制頻譜切換策略，對於基於切換請求排隊機制的頻譜切換的策略，認知用戶阻塞機率和信道利用率均能得到改善。 使用Matlab語言搭建了多個主用戶和多個認知用戶共存的網路仿真平台，對仿真結果進行性能分析和評價，驗證了模型的正確性。 目前，我國對高移動性、高速、高容量的聲音、數據、圖像和視頻需求在以驚人的速度增長，平均每位用戶擁有2個移動設備需要接入寬頻無線網路，亟需進行動態頻譜最佳化管理。該研究成果將對認知無線網路的實施和部署起到積極的推動作用，將有效緩解頻譜資源的稀缺，提高頻譜的利用率，這一點對我國尤為重要。 目前，我國對高移動性、高速、高容量的聲音、數據、圖像和視頻需求在以驚人的速度增長，平均每位用戶擁有2個移動設備需要接入寬頻無線網路，亟需進行動態頻譜最佳化管理。該研究成果將對認知無線網路的實施和部署起到積極的推動作用，將有效緩解頻譜資源的稀缺，提高頻譜的利用率，這一點對我國尤為重要。
