基於game-based演算法的動態頻譜訪問matlab模擬

简简单单做算法發表於2024-11-10

1.演算法執行效果圖預覽

(完整程式執行後無水印)

展示了負載因子P和次級傳輸功率不同的HPE。

從圖中可以看出,隨著|hP E|²擴大,使用者P更好的為二級使用者分配更多的頻譜機會,以便刺激二級使用者傳輸更多的干擾功率,因此,導致ρ的減少和Psu的增加。

不同方案下不同使用者P訊雜比下的保密率。可以很自然地看到,隨著訊雜比的增加,主使用者的保密性也會增加。此外,我們所提出的基於遊戲的干擾方法比功率控制方案的效果要好得多,因為在干擾下接收機的干擾被消除了。可以看出,兩種方案都優於不合作的方案。

不同|hP E|下的保密率。從圖中可以看出,隨著竊聽者通道的改善,保密性降低。同樣可以看出,我們提出的方案的保密率要高於功率控制方案。

不同主使用者P訊雜比的輔助使用者效用。隨著訊雜比的增加,P會降低其負載係數。因此,更多的干擾功率將投入合作,這反過來有利於二次使用者自己。因此,輔助使用者的效用隨著使用者P的訊雜比的增加而增加。

不同|hP E|的二次使用者效用圖。沒有合作,當|hP E| ²小於0.2時,效用為零。隨著|hP E|2的增大,會有更多的頻譜機會分配給二次使用者,因此,隨著|hP E|2的增大,功利性也隨之增加。

從圖中可以看出,隨著delta擴大,使用者P更好的為二級使用者分配更多的頻譜機會,以便刺激二級使用者傳輸更多的干擾功率,因此,導致ρ的減少和Psu的增加。

不同主使用者P訊雜比的輔助使用者效用。隨著delta的增加,P會降低其負載係數。因此,更多的干擾功率將投入合作,這反過來有利於二次使用者自己。因此,輔助使用者的效用隨著使用者P的訊雜比的增加而增加。

2.演算法執行軟體版本

matlab2022a

3.部分核心程式

(完整版程式碼包含詳細中文註釋和操作步驟影片)

for i = 1:length(deltai)
    tmps = 0;
    tmps2= 0;
    for jj = 1:5000
        pj      = 0.8+rand/5;
        up_uplp = 0.18;
        pi1     = up_uplp;
        pi2     = (1-up_uplp)*(1-pj); 
        pi3     = (1-up_uplp)*pj; 
        Up      = pi2*R2 + pi3*R1;
        Rsu     = max([1+Psu_tmp*hi./di]);
        Us      = pi1*Rsu - 2*c*Psu_tmp*pi3;
        %根據us反推p,Psu最大的時候,對應的Us的值
        Up      = Us;
        PP      = Up/((1-pj)*R2 + pj*(log2(1+Ppu*hP2/dP)-log2(1+Ppu*hPE2/(Psu_tmp*hAE2 + Psu_tmp*hBE2 + dE))));
        tmps    = abs(PP);
        Px(jj)  = (1-tmps)/tmps;
        Psuss   = max(1/(2*log(2)*c*Px(jj)*pj) - 1/gamma,0);
        tmps2   = tmps2+Psuss;
    end
    tmps2   = tmps2/5000;
    p_(i)   = mean(Px)/2;
    Psu_(i) = tmps2;
end
 
figure;
subplot(121);
semilogx(deltai,p_,'b-o');
xlabel('delta');
ylabel('p')
grid on
axis([0,1,0,2.5]);
subplot(122);
semilogx(deltai,Psu_,'b-o');
xlabel('delta');
ylabel('P_s_u')
grid on
axis([0,1,0,2.5]);
01_0176m

  

4.演算法理論概述

認知無線電網路中的安全問題近年來引起了人們的極大關注。與基於金鑰的上層加密不同,物理層安全開闢了一種全新的實現方法安全通訊。這一開創性的工作可以從資訊理論的角度追溯到Wyner。他介紹了竊聽通道,並透露,如果竊聽者的通道比合法接收者的]差,就可以達到非零保密率。近年來,認知無線電網路中的物理層安全問題,已引起了人們的廣泛關注,特別是頻譜底層系統中的授權頻帶或頻譜共享系統中的公共頻帶。

隨著無線通訊技術的發展和無線裝置的普及,頻譜資源變得越來越稀缺。傳統的靜態頻譜分配方式導致頻譜利用率低下,而動態頻譜訪問(Dynamic Spectrum Access, DSA)技術允許未授權使用者在不影響授權使用者通訊的前提下,動態地訪問空閒頻譜,從而提高了頻譜利用率。

遊戲理論是研究博弈行為的數學理論,它可以用來描述和分析具有競爭和合作性質的互動系統。在動態頻譜訪問中,未授權使用者之間的競爭和合作可以透過遊戲理論模型來描述。在動態頻譜訪問中,未授權使用者(也稱為次級使用者)透過競爭空閒頻譜資源來進行通訊。基於遊戲理論的動態頻譜訪問演算法旨在找到一個納什均衡,使得所有使用者的效用最大化。

相關的理論公式推演,可以參考附帶的參考文獻:

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