基于博弈論的協(xié)作認知無線網(wǎng)絡(luò)中繼選擇策略研究.pdf

1、認知無線電技術(shù)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(shù)，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(shù)的融入使得認知無線網(wǎng)絡(luò)更具研究意義和價值。在協(xié)作認知無線網(wǎng)絡(luò)（Cooperative Cognitive Radio Network，CCRN)中，授權(quán)用戶和非授權(quán)用戶能夠共享同一頻段，即非授權(quán)用戶通過協(xié)助授權(quán)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(quán)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(luò)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(chǔ)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(luò)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(luò)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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