【摘要】：協(xié)作頻譜共享通過無線節(jié)點之間相互協(xié)作,可以有效地提高頻譜利用率。然而,由于無線用戶的移動性、無線信道的衰落效應(yīng)及網(wǎng)絡(luò)信息私有性等因素,導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)信息非對稱問題。因此,本文致力于研究基于契約理論的協(xié)作頻譜共享激勵機制來解決上述問題。針對協(xié)作頻譜共享中存在的雙重信息非對稱問題,提出了基于契約理論的協(xié)作頻譜共享激勵機制設(shè)計方法。考慮到中繼節(jié)點自私性和雙重信息非對稱特點,在建立源節(jié)點與中繼節(jié)點模型的基礎(chǔ)上,在保證中繼節(jié)點個人理性約束和激勵相容約束的前提下,以獲得源節(jié)點效用最大化,從而解決中繼節(jié)點的私有能力信息和中繼努力行為的雙重信息非對稱問題。實驗結(jié)果表明,本方法提出的雙重信息非對稱場景下最優(yōu)契約激勵機制,在實現(xiàn)源節(jié)點和中繼節(jié)點利益雙贏的同時,保證協(xié)作頻譜共享的實現(xiàn)。考慮到源節(jié)點與中繼節(jié)點距離較遠難以實現(xiàn)對其監(jiān)督的問題,提出了基于中繼監(jiān)督的激勵機制設(shè)計方法。在建立源節(jié)點和中繼節(jié)點模型的基礎(chǔ)上,通過引入一個監(jiān)督節(jié)點,研究了基于信息監(jiān)督和行為監(jiān)督兩種激勵設(shè)計方法。基于信息監(jiān)督的激勵機制在獲得中繼節(jié)點能力信息的前提下,通過設(shè)計最優(yōu)的激勵契約,以解決中繼節(jié)點努力行為非對稱問題�；谛袨楸O(jiān)督的激勵機制在獲得中繼努力行為的前提下,通過設(shè)計最優(yōu)的激勵契約,以解決私有能力信息非對稱問題。實驗結(jié)果表明,采用監(jiān)督策略的最優(yōu)契約設(shè)計可以更好的提高的頻譜利用率�？紤]到無線節(jié)點的動態(tài)特性導(dǎo)致主用戶與次級用戶間長期交易難以實現(xiàn)的問題,提出了基于契約理論的協(xié)作頻譜共享動態(tài)激勵機制設(shè)計方法。在建立主用戶和次級用戶模型的基礎(chǔ)上,保證次級用戶個人理性約束和激勵相容約束前提下,提出兩階段協(xié)作頻譜共享動態(tài)契約激勵設(shè)計,以獲得主用戶效用最大化,從而解決次級用戶私有能力信息的時變問題,避免主用戶頻繁選擇中繼節(jié)點而產(chǎn)生額外交易成本。實驗結(jié)果表明,提出的動態(tài)契約激勵機制能夠有效地提高協(xié)作頻譜共享性能,使主用戶實現(xiàn)更高的效用。本文通過提出基于契約理論的協(xié)作頻譜共享靜態(tài)和動態(tài)激勵機制,為提高無線頻譜利用率,改善無線通信系統(tǒng)的性能,實現(xiàn)頻譜資源共享提供了新思路。
【圖文】：

當(dāng)今社會對頻譜資源的應(yīng)用需求不斷增加。當(dāng)前，世界上的大多數(shù)國靜態(tài)頻譜分配策略，這是一種通過政府中的頻譜管理部門進行統(tǒng)一分模式。在這種模式下，頻譜管理部門會根據(jù)不同通信系統(tǒng)的類型或通配不同的頻段，并且它可以規(guī)定不同的單位在什么時間以什么樣的方譜，因此我們可以將頻譜資源分為授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段兩個部分。頻譜資源都是經(jīng)過授權(quán)的，故頻譜圖中授權(quán)頻段所占比例較大，獲得用戶則擁有對該段頻譜長期的專屬的合法使用權(quán)，任何嘗試接入該段都是違法的。非授權(quán)頻段所占比例較小，這部分的頻譜資源可以免費在一定的規(guī)范下眾多通信系統(tǒng)可以競爭式的共享這部分頻譜資源，如和工業(yè)頻段。目前，全世界大部分國家都根據(jù)上述的靜態(tài)頻譜分配策可用頻譜完全分配，美國 3kHz-300GHz 頻段分配情況如圖 1.1 所示0，由，當(dāng)前可供新的業(yè)務(wù)、技術(shù)和系統(tǒng)使用的頻譜資源尤為稀缺，想要找配的連續(xù)的大段的頻譜是非常困難的，這使得有限的頻譜資源變得越并且隨著時間的變化，可供使用的頻段變得越來越少[2-4]。

圖 1.2 加州大學(xué)伯克利分校的頻譜利用情況測量結(jié)果1999 年 Joseph Mitola 教授在發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“Cognitive Radios: Mtware Radios More Personal”中稱，認(rèn)知無線電能夠通過一種新的方式，使業(yè)務(wù)更為靈活,并且在 2000 年的博士論文答辯中，他詳細介紹了自己在理論研究[17]。他認(rèn)為,SDR(Software Definition Radio，軟件無線電)是 CR實現(xiàn)的基礎(chǔ)，而 CR 又是 SDR 的進一步發(fā)展。并且他對該技術(shù)的推理能能力不斷地強調(diào)，他表明認(rèn)知系統(tǒng)可以通過自學(xué)來對其周圍的無線環(huán)境檢測，并且可以自動地調(diào)整它自己的傳輸參數(shù)來適應(yīng)無線環(huán)境的動態(tài)變化自認(rèn)知無線電出世以來，大部分國家的頻譜管理部門表明對此項技術(shù)非，同時也表示了明確的支持。FCC 認(rèn)為這是一項可以進行動態(tài)頻譜接入線通信技術(shù)，，它是一種不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中存在兩種用用戶和認(rèn)知用戶。授權(quán)用戶是有權(quán)使用頻譜資源的通信用戶，認(rèn)知用戶譜資源的通信用戶。認(rèn)知用戶不斷探測其周圍環(huán)境中的無線信息，以便到空閑頻譜資源(頻譜空洞)，并且可以通過選擇適合的頻譜空洞以及調(diào)數(shù)來接入頻譜當(dāng)中，從而進行信息傳輸。這就是認(rèn)知循環(huán)的過程，如圖 1
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN925

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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2 蔣媛媛;李雪增;;不完全契約理論的脈絡(luò)發(fā)展研究[J];新疆師范大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版);2014年02期

3 譚雪松;林超;郭偉;;基于合作形成的認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)頻譜共享策略[J];通信學(xué)報;2014年03期

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本文編號：2674009