基于博弈論的協(xié)作認知無線網(wǎng)絡中繼選擇策略研究.pdf

1、認知無線電技術是為了解決無線頻譜資源匱乏問題而提出的一項新興技術，它通過對資源的優(yōu)化分配來提高頻譜的利用率。其中，協(xié)作通信技術的融入使得認知無線網(wǎng)絡更具研究意義和價值。在協(xié)作認知無線網(wǎng)絡（Cooperative Cognitive Radio Network，CCRN)中，授權用戶和非授權用戶能夠共享同一頻段，即非授權用戶通過協(xié)助授權用戶轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而獲得接入和使用頻譜的機會，實現(xiàn)頻譜共享。而在考慮協(xié)作中繼用戶選擇時，由于每個中繼節(jié)點的地理

2、位置和信道衰落參數(shù)不同，以及數(shù)據(jù)傳輸能力等存在差異，因此，如何選擇合適的中繼節(jié)點來協(xié)作授權用戶是一個重要的問題。
　　由于每個用戶可以看作是理性而自私的個體，會因為爭奪頻譜而相互競爭，而博弈論由于其能夠有效地解決決策主體的對抗及選擇問題，因此，在認知無線網(wǎng)絡中引入博弈論能夠有效地分析和解決頻譜分配及共享等問題。本文在上述背景的基礎下，針對放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify and Forward，AF)的協(xié)作模式，對協(xié)作認知無線網(wǎng)絡環(huán)境下的

3、中繼節(jié)點選擇問題進行了研究和分析。
　　文章首先結(jié)合協(xié)作認知無線網(wǎng)絡中的頻譜租賃模型，提出了一種基于納什均衡(Nash Equilibrium，NE)的中繼節(jié)點選擇算法。其中，頻譜的價格由主要用戶和認知用戶共同商定得到，并在認知用戶之間建立協(xié)作功率的非合作博弈模型，得到了協(xié)作功率的分配算法。在得到該算法的基礎上，主要用戶采用一種迭代的算法來選擇能夠得到其效用最大的中繼節(jié)點集。仿真結(jié)果表明，該算法選擇的中繼節(jié)點能夠?qū)崿F(xiàn)主要用戶和認知

4、用戶效用函數(shù)的最大化。
　　上述算法在所得到的分配模型上僅僅是單層博弈問題。結(jié)合主要用戶和認知用戶的雙寡頭博弈模型，文章提出了另一種基于Stackelberg博弈的選擇算法。即主要用戶起決策作用，而認知用戶的功率分配要跟隨主要用戶參數(shù)選擇的變化而變化，中繼節(jié)點的選擇是通過認知用戶在博弈過程中所得的選擇標準進行選擇，主要用戶作為決策者確定時間分配參數(shù)，而認知用戶參與協(xié)作的參數(shù)則依賴于主要用戶，最終實現(xiàn)頻譜共享的目的。仿真結(jié)果表明，這