基于競價博弈的認知無線電頻譜分配研究.pdf

1、無線電通信產業(yè)在過去的一段時間內得到了快速的發(fā)展,同時用戶對無線頻譜接入的需求也快速地增加,為了更高效地利用空閑的無線頻譜資源,動態(tài)頻譜接入成為一種備受關注的重要理念,它能夠允許認知用戶根據自身需求動態(tài)地接入由授權用戶釋放出的頻譜空洞,從而提高頻譜資源利用率。認知無線電作為一種重要的無線通信方式出現,給無線通信用戶提供了許多特殊的性能,比如靈活使用頻率、自適應調制、傳輸功率的動態(tài)控制以及頻譜信道的智能管理等。因此,認知無線電技術的優(yōu)勢與

2、特性能夠較好地解決資源管理與分配不合理的難題,進而帶給認知用戶更高效與更多的頻譜接入可能性,改善頻譜資源匱乏的現狀。
　　圖論著色法、干擾溫度法、博弈論法和競價拍賣法等是當前認知無線電中頻譜資源分配的主要方式,其中競價博弈的分配思想作為一種解決稀缺資源分配的有效手段,近年來備受學者們的關注。然而在競價拍賣中存在一種常見的共謀現象,其對競價拍賣系統(tǒng)以及頻譜資源分配性能都具有很大的損害性,因此研究這種共謀行為以及如何抑制共謀行為也是競

3、拍式頻譜資源分配的重要任務。
　　本文主要以競價博弈論、馬爾科夫可修系統(tǒng)理論和共謀理論作為基礎,通過基于時頻特性的動態(tài)資源分配和共謀抑制等算法來研究認知無線電中頻譜資源的分配問題和競價拍賣式頻譜資源分配中的共謀問題。
　　首先,針對頻譜資源空洞的時間頻率特性進行了闡述和分析,并以馬爾科夫可修系統(tǒng)模型作為頻譜空洞的時域特性模型,將可修系統(tǒng)的任務可信度反映在系統(tǒng)目標收益的計算中。在指出頻譜資源分配的過程必須要同時考慮時間域上認知

4、用戶和授權用戶的沖突以及頻率域上認知用戶之間的競爭后,提出了一種觸發(fā)式多輪競價拍賣的模型,為后續(xù)設計的基于時頻特性(SABTF)的頻譜分配算法打下了堅實的理論基礎。
　　其次,針對競價拍賣式頻譜資源分配中常見的共謀行為做了深入的研究和討論,先給出了微觀經濟學中關于共謀理論的定義,然后結合頻譜資源分配的背景對其概念進行了適當的擴展,指出了不同系統(tǒng)收益目標可以對應不同的共謀行為特點。隨后設計了一種“共謀抑制-收益優(yōu)化”(CRRO)的頻

5、譜分配算法,其特點為在抑制系統(tǒng)共謀行為的同時能夠盡可能地提高系統(tǒng)的目標收益,相比于另外兩種流行的共謀抑制算法具有更好的性能表現。
　　最后,文章分別對上述的兩方面和設計的頻譜資源分配算法進行了仿真,對比了本文所設計的算法和其它算法之間的性能差異,并分析其原因。理論仿真結果表明,在共謀抑制方面,本文所提出的CRRO算法相比價值因子算法和共謀因子算法具有更穩(wěn)定的抑制共謀效果和系統(tǒng)收益保障;在時頻資源分配方面,本文所提出的SABTF算法