تخصیص توزیعی منابع به صورت مقاوم و کارآمد در شبکه های رادیویی هوشمند
چکیده
استفاده از شبکه رادیو شناختی یکی از راهکارهای موثر برای افزایش بهره وری طیفی در نسل آینده شبکه های مخابراتی بی سیم است. در این شبکه ها، امکان دسترسی دینامیکی طیفی به صورت غیر متمرکز، به کاربران داده می شود. این کاربران با اولویت های متفاوت و سطوح مختلف دسترسی به اطلاعات جنبی از شبکه، جهت استفاده از منابع موجود رقابت می کنند. جهت تخصیص منابع (توان و فرکانس) به کاربران، به اطلاعات جنبی (مربوط به شبکه یا کانال ها) نیاز است. اما، به دلیل ماهیت پویای کانال های بی سیم، نویز محیط، و عدم همیاری کاربران، این اطلاعات دارای عدم قطعیت است. جهت ایجاد ارتباط مطمئن برای کاربران، در نظر گرفتن عدم قطعیت در این اطلاعات و ارایه الگوریتم های پایور ضروری است. به همین دلیل، در این رساله به تخصیص توزیعی و پایور منابع در شبکه های رادیو شناختی می پردازیم. در این رساله، تخصیص توزیعی و پایور منابع، در باندهای دارای مجوز و بدون مجوز بررسی می شود. نشان می دهیم که در باندهای فرکانسی دارای مجوز و در حالت تک حاملی، مساله تخصیص پایور منابع، به یک مساله بهینه سازی محدب تبدیل، و با استفاده از جداسازی دوگان به صورت توزیعی حل می شود. برای مساله فوق در حالت چندحاملی، نشان می دهیم که پایورسازی، حجم محاسباتی قابل قبولی را به مساله اضافه خواهد کرد. در باندهای فرکانسی بدون مجوز، با استفاده از نظریه بازی ها، تخصیص توزیعی و پایور منابع را برای کاربرانِ دارای اطلاعات جنبی یکسان، و کاربران با سطوح اطلاعات جنبی متفاوت، مطرح می کنیم و نقطه تعادل شبکه را با در نظر گرفتن عدم قطعیت در سیستم بررسی می کنیم. برای هرکدام از مسایل فوق، حجم محاسباتی در حل مساله پایور و سیگنالینگ در الگوریتم های توزیعی بررسی می شود. هدف این رساله، ساده سازی مسایل تا حد ممکن و کاهش حجم سیگنالینگ در الگوریتم های توزیعی است. جهت مطالعه اثر پایورسازی در عملکرد شبکه، در هر کدام از مسایل فوق، تغییر در بهره شبکه را با در نظر گرفتن عدم قطعیت و بدون در نظر گرفتن آن، بررسی می کنیم. نشان می دهیم که چگونه و در چه شرایطی، پایورسازی سبب کاهش بهر? شبکه رادیو شناختی می شود. همچنین، الگوریتم هایی را برای مصالحه در پایورسازی و افزایش بهره شبکه رادیو شناختی ارایه کرده و نشان می دهیم اگر تداخل کاربران در شبکه زیاد باشد، پایورسازی سبب کاهش تداخل آنها بر روی یکدیگر و افزایش بهره شبکه شناختی می شود.
