认知无线网络中基于underlay模式的协作中继传输机制研究.pdf

RESEARCH ON THE UNDERLAY MODE-BASED
COOPERATIVE RELAY TRANSMISSION
MECHANISM IN COGNITIVE RADIO NETWORK



A Master Thesis Submitted to
University of Electronic Science and Technology of China




Major: Communication and Information Systems
Author: Zhou Qing
Advisor: Tan Xuesong
School : National Key Laboratory of Science
and Technology on Communications
摘要 
随着无线通信的不断发展，用户数量和通信应用急剧增加。由于用户对无线
资源的需求越来越高，无线资源逐渐变得缺乏起来。认知协作中继技术从频谱共
享和协作传输这两个方面着手，有效的解决了当前无线通信所面临的问题。
在 Underlay 模式下，无线协作中继传输的性能主要取决于无线资源的分配，
其包括带宽分配、时隙分配、功率控制、中继节点选择等等。在本文当中，我们
考虑了一个基于 Underlay 模式的多发送-多中继节点的通信网络场景，实现了最
优的中继节点选择、中继功率分配以及中继功率价格的设定。在这个过程当中，
每个通信节点无需知道其它通信节点的信道状态信息。论文中考虑的博弈模型为
斯塔克伯格博弈模型，它将发送节点和中继节点分别视为领导者和跟随者，该博
弈模型联合考虑了发送节点和中继节点的效用，以纳什均衡为准则，在满足主用
户干扰功率门限的前提下，既帮助了发送节点在最优位置的中继节点那购买最优
的中继功率，又帮助了中继节点设定最优的中继功率价格。此外，我们引入 SAP
节点进行集中式的时隙控制，SAP 搜集每一轮博弈的结果，基于时隙长度约束把
网络效用优化问题建模为纳什议价博弈模型，采用合作博弈的方式实现了认知用
户公平性和网络效用最大化的折中。

关键词：认知无线网络，博弈论，斯塔克伯格模型，协作中继传输，纳什均衡











I
Abstract
With the continuous development of wireless communication, the number of users
and communications applications increased dramatically. Due to the increasing
demand for wireless resources, wireless resources gradually became scarce.
Considering these two aspects of spectrum sharing and cooperative transmission,
cognitive cooperative relay technology effectively solve the current problems faced by
wireless communication.
In the Underlay mode, the wireless cooperative relay transmission performance
mainly depends on the allocation of radi