Τεχνικές διαμοιρασμού φάσματος σε γνωστικά δίκτυα με χρήση θεωρίας παιγνίων

Ρουμελιώτης, Ανάργυρος; Roumeliotis, Anargyros

dc.contributor.author	Ρουμελιώτης, Ανάργυρος	el
dc.contributor.author	Roumeliotis, Anargyros	en
dc.date.accessioned	2014-10-21T09:04:05Z
dc.date.available	2014-10-21T09:04:05Z
dc.date.issued	2014-10-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39290
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11823
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Γνωστικό δίκτυο	el
dc.subject	Πρωτεύων χρήστης	el
dc.subject	Δευτερεύων χρήστης	el
dc.subject	Μη συνεργατικό παίγνιο	el
dc.subject	Θεωρία χρησιμότητας	el
dc.subject	Cognitive radio network	en
dc.subject	Primary user	en
dc.subject	Secondary user	en
dc.subject	Non-cooperative game	en
dc.subject	Utility theory	en
dc.title	Τεχνικές διαμοιρασμού φάσματος σε γνωστικά δίκτυα με χρήση θεωρίας παιγνίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μαθηματικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-09-23
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται ο διαμοιρασμός φάσματος σε γνωστικά ραδιοσυστήματα με τη χρήση της θεωρίας παιγνίων. Την τελευταία δεκαετία ο τομέας των γνωστικών ραδιοσυστημάτων αποτέλεσε αντικείμενο εκτενούς έρευνας και συνεχίζει να προσελκύει πολλούς ερευνητές, καθώς διαρκώς νέες προκλήσεις εγείρονται ως προς τους τρόπους υλοποίησής τους, αφού οι ανάγκες των χρηστών πληθαίνουν μέσα σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι παραπάνω προκλήσεις, η θεωρία παιγνίων αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο για τη μελέτη, τη μοντελοποίηση και την ανάλυση των γνωστικών διαδραστικών διαδικασιών. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται μια επισκόπηση των χαρακτηριστικών των γνωστικών ραδιασυστημάτων. Αυτά αναπτύχθηκαν για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της μη αποδοτικής χρησιμοποίησης του σπάνιου φασματικού πόρου από τους αδειοδοτημένους χρήστες, που ονομάζονται πρωτεύοντες χρήστες. Μάλιστα, υποστηρίζουν τη δυναμική πρόσβαση μη αδειοδοτημένων χρηστών, που ονομάζονται δευτερεύοντες χρήστες, σε τμήματα του φάσματος, που λέγονται «φασματικές τρύπες» και τα οποία κάποιες χρονικές στιγμές δε χρησιμοποιούνται από τους αδειοδοτημένους κατόχους τους. Βέβαια, τα γνωστικά συστήματα χρειάζονται ευφυείς-γνωστικούς πομπούς και δέκτες, ώστε να προσαρμόζονται στις αλλαγές του περιβάλλοντος. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται σύντομα η θεωρία παιγνίων, η οποία παρέχει καλά ορισμένα κριτήρια ισορροπίας για τη βελτιστότητα ένας παιγνίου υπό διαφορετικές συνθήκες. Έτσι, μπορεί να μοντελοποιήσει τα αντικρουόμενα ή τα κοινά συμφέροντα των χρηστών του γνωστικού ραδιοσυστήματος, που διεκδικούν πρόσβαση στο φάσμα. Επιπλέον, παρουσιάζονται διάφορα είδη παιγνίων με ιδιαίτερη έμφαση στα μη συνεργατικά παίγνια και αναπτύσσεται η έννοια της ισορροπίας Nash. Στο Κεφάλαιο 3 εξετάζονται οικονομικές θεωρίες που χρησιμοπούνται στη δυναμική φασματική πρόσβαση, όπως είναι το μονοπώλιο, το ολιγοπώλιο, η θεωρία δημοπρασιών και η θεωρία των συναρτήσεων χρησιμότητας. Στην ολιγοπωλιακή θεωρία παρουσιάζεται αναλυτικά το παίγνιο Stackelberg ή παίγνιο «αρχηγού-ακολούθου», που χρησιμοποιείται στην παρούσα διπλωματική εργασία και στο τέλος του κεφαλαίου περιγράφονται κάποια σχετικά άρθρα από τη σύγχρονη βιβλιογραφία. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύεται πιο συγκεκριμένα ένα παιγνιοθεωρητικό μοντέλο για το διαμοιρασμό φάσματος. Πραγματοποιήθηκαν αναλυτικές και ακριβείς προσομοιώσεις σε περιβάλλον Matlab. Γίνεται παρουσίαση και ανάλυση των γραφημάτων που προέκυψαν και εξετάζονται τα οφέλη της συνεργασίας των πρωτευόντων και δευτερευόντων χρηστών, σε κάθε περίπτωση. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται συνοπτικά τα σημαντικότερα συμπεράσματα των προσομοιώσεων και παρατίθενται προτάσεις για μελλοντική έρευνα.	el
heal.abstract	The scope of this Diploma thesis is to study the spectrum sharing in cognitive radio systems with the usage of game theory. In the last decade the area of cognitive radio systems has been the subject of extensive research and still attracts many researchers. New challenges are continuously arising such to how to implement them practically and that the cognitive users’ needs are being multiplied in complicated radio environment. To address the above technical challenges, game theory is an important tool that can be used for the study, the modeling and the analysis of cognitive interactive processes. The 1st Chapter provides an overview of the characteristics of cognitive radio systems. These were developed to address the problem of inefficient usage of scarce spectral resource by licensed users which are named as primary users. Furthermore, these systems support dynamic access of unlicensed users, called secondary users, in parts of the spectrum, called “spectral holes”, which are some times not used by licensed owners. However, the cognitive systems need intelligent-cognitive transmitters and receivers in order to be adaptable to the environmental changes and the spectrum usage. The 2nd Chapter analyzes game theory, which provides well-defined equilibrium criteria for a game’s optimality under different circumstances. Therefore it is a good solution for modeling the common or conflicting interests of cognitive users who compete to access the spectrum. In addition, various types of games are also presented with particular emphasis on non-cooperative games and finally the concept of Nash equilibrium is explained. The 3rd Chapter describes economic theories that can be employed for the dynamic spectrum access, such as monopoly, oligopoly, auction theory and the theory of utility functions. In oligopoly theory, the Stackelberg or “leader-follower” game is presented, which is mainly used in this thesis and at the end of this chapter some related articles from the recent literature are discussed. The 4th Chapter presents general game theoretic model for the spectrum sharing. Analytical and accurate simulations have been implemented in Matlab. Moreover, there is a discussion for the simulations’ results and figures and examining the benefits of cooperation between primary and secondary users in each case. The 5th and final Chapter summarizes the main conclusions of the simulations that have been presented in the previous Chapter and also provides recommendations for future research and study on cognitive radio systems.	en
heal.advisorName	Παναγόπουλος, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Καψάλης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Φικιώρης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	115 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true