基于博弈論的無(wú)線通信抗干擾關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信的快速發(fā)展,干擾逐漸成為抑制通信性能提高的一個(gè)重要因素,如何降低和消除無(wú)線通信中的干擾成了人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。從干擾的主觀性可以將其分為無(wú)意干擾和惡意干擾,無(wú)意干擾指的是在民用通信中,用戶為了競(jìng)爭(zhēng)有限的頻譜資源而對(duì)其它用戶造成的干擾,在分布式通信系統(tǒng)中,用戶可以自主決策而無(wú)需設(shè)置中心控制臺(tái),簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少了占用信道的開(kāi)銷,此時(shí)采用博弈論分析每個(gè)理性用戶的行為,根據(jù)效用函數(shù)得出博弈均衡解,最大化用戶效用值的同時(shí)抑制用戶間

2、的相互干擾。惡意干擾主要出現(xiàn)在軍事通信的電子對(duì)抗中,由于敵方的敵意干擾,特別是在攔截,監(jiān)聽(tīng)及對(duì)抗等環(huán)境中,通信被中斷的概率增加,對(duì)敵方干擾效果的動(dòng)態(tài)評(píng)估將直接決定己方通信抗干擾技術(shù)的策略選擇、最終性能與代價(jià)。干擾對(duì)抗和通信抗干擾是敵我雙方的干擾策略和抗干擾策略的較量,其實(shí)質(zhì)是一種博弈的過(guò)程。博弈論作為研究相互影響的決策選擇的理論,它不僅僅是在已知對(duì)方行動(dòng)時(shí),根據(jù)對(duì)方的決策而采取相應(yīng)的策略,更重要的是可以在未知對(duì)方行動(dòng)信息時(shí)對(duì)整個(gè)決策過(guò)程

3、進(jìn)行預(yù)判和分析,選擇使得自身利益最大化的策略。因此可以使用博弈論對(duì)干擾對(duì)抗效果評(píng)估進(jìn)行分析,從而得到最優(yōu)的干擾對(duì)抗策略組合。
　　本文主要分為六個(gè)部分。第二章概述了博弈論的基本概念和定義,博弈類型分類并重點(diǎn)給出了用于干擾對(duì)抗效果評(píng)估的非合作完全信息博弈模型及納什均衡值求解過(guò)程。
　　在第三章中,對(duì)分布式通信系統(tǒng)中的功率控制問(wèn)題利用博弈理論進(jìn)行了研究,首先采用非合作博弈,分別分析了在以用戶容量和能效比為效用函數(shù)的情況下,用戶的

4、功率控制問(wèn)題,此時(shí)得到的納什均衡解雖然是用戶效用值最大化的穩(wěn)定點(diǎn),但其性能不是全局最優(yōu),相對(duì)于性能上界有較大差距。為了提高用戶性能,引入了代價(jià)函數(shù)和重復(fù)博弈兩種方法對(duì)非合作博弈進(jìn)行性能改進(jìn),同時(shí)降低了用戶間干擾。接下來(lái)采用合作博弈對(duì)功率控制問(wèn)題進(jìn)行分析,分別考慮納什議價(jià)博弈和K-S議價(jià)博弈模型下用戶的策略選擇,得到了相應(yīng)的議價(jià)均衡解,具有帕累托特性,后者關(guān)注弱勢(shì)用戶,提高了系統(tǒng)中最小性能值用戶的數(shù)值,減小了用戶間的性能差距,使得整個(gè)系統(tǒng)

5、更具有公平性。博弈理論為分布式通信系統(tǒng)中用戶的資源分配提供了一個(gè)非常有效的分析方法和行為準(zhǔn)則。
　　第四章中主要研究了非合作博弈在干擾對(duì)抗效果評(píng)估中的應(yīng)用。首先概述了干擾對(duì)抗技術(shù)的研究現(xiàn)狀,通過(guò)對(duì)干擾對(duì)抗通信模型并對(duì)對(duì)抗問(wèn)題的描述,構(gòu)建干擾效果評(píng)估非合作零和博弈和算法設(shè)計(jì),最后對(duì)干擾對(duì)抗策略和效用函數(shù)進(jìn)行了分析,選取了誤碼率作為效用函數(shù),并給出了不同干擾對(duì)抗中的誤碼率公式,對(duì)抗雙方根據(jù)誤碼率效用值,得出納什均衡解。依據(jù)上述理論依據(jù)

6、,本文提出:可以根據(jù)博弈論分析得出的干擾對(duì)抗效果評(píng)估的結(jié)果進(jìn)行通信抗干擾策略選擇,使得抗干擾和干擾效果最優(yōu)化。更進(jìn)一步,決策者根據(jù)博弈均衡結(jié)果進(jìn)行再次判斷,如果最優(yōu)的抗干擾效果不能滿足通信要求則通信方選擇無(wú)線電靜默,同理,如果最優(yōu)干擾效果依然不能干擾正常通信,則干擾方出于節(jié)省功率考慮,將選擇不再干擾。這將可分別應(yīng)用于干擾機(jī)設(shè)計(jì)與通信抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)。
　　第五章是基于非合作博弈的干擾對(duì)抗效果評(píng)估性能的仿真分析,首先對(duì)不同干擾環(huán)境的