基于超模博弈的認知無線Ad hoc網絡分布式功率控制技術

李湘魯，侯 冬，田 杰

(1.中國工程物理研究院 電子工程研究所, 四川 綿陽 621900;2.電子科技大學 自動化工程學院,成都 611731)

數十年來，無線網絡技術得到了空前發展，通信終端規模和無線數據業務量也呈現井噴式增長，頻譜資源日漸稀缺，頻譜分配飽和與頻譜利用率低下也亟待解決。認知無線網絡(CRN，cognitive radio network)技術允許多個次用戶(SU，secondary user)通過頻譜感知來探測授權頻譜上主用戶(PU，primary user)的活動性，利用動態頻譜接入(DSA，dynamic spectrum access)來提高頻譜利用率，在保證PU通信的前提下增加SU網絡傳輸的業務種類和質量[1-2]。其中，干擾管理的功率控制、吞吐量優化及能量優化問題得到廣泛關注。

單跳認知無線Ad hoc網絡(CRAHN，cognitive radio ad hoc network)并發通信場景由PU系統和SU系統組成。其中，PU對授權頻段具有絕對優先使用權，以一定概率隨機使用授權頻段信道；而各SU組成的分布式網絡，缺乏中心設施的統一資源調度，各節點發射機的不同功率等級將對網絡系統帶來不同性能影響和網內干擾效果。因此，多個SU節點需通過分布式功率控制方法在最大化提高頻譜效率(SE，spectrum efficiency)同時減輕網內干擾。CRAHN中的SU主要采用交織(interweave)、覆蓋(overlay)和重疊(underlay)模式來訪問授權頻譜[1]。在Underlay模式下，SU可使用不超過干擾閾值的功率與PU進行數據并行傳輸[2]。在Overlay模式下假設PU與SU間存在良好合作關系，SU需要進行頻譜感知并同時服務自己與PU的通信業務[3-4]。在Interweave模式下，SU同樣使用頻譜感知探測頻譜空洞，但SU網絡獨立通信、不需要將額外能量消耗在協助PU上[4]。

CRAHN中的SU系統一般包含多個ST(second-user transmitter)到SR(second-user receiver)的收發通信對，且SU系統將在不影響PU業務QoS前提下，對多種業務數據進行傳輸，這些SU數據業務和節點不區分優先級，得到各節點地位對等的CRAHN系統。……