基于競價(jià)博弈的認(rèn)知無線電頻譜分配研究.pdf

1、無線電通信產(chǎn)業(yè)在過去的一段時(shí)間內(nèi)得到了快速的發(fā)展,同時(shí)用戶對(duì)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(dòng)態(tài)頻譜接入成為一種備受關(guān)注的重要理念,它能夠允許認(rèn)知用戶根據(jù)自身需求動(dòng)態(tài)地接入由授權(quán)用戶釋放出的頻譜空洞,從而提高頻譜資源利用率。認(rèn)知無線電作為一種重要的無線通信方式出現(xiàn),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(yīng)調(diào)制、傳輸功率的動(dòng)態(tài)控制以及頻譜信道的智能管理等。因此,認(rèn)知無線電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(jìn)而帶給認(rèn)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(xiàn)狀。
　　圖論著色法、干擾溫度法、博弈論法和競價(jià)拍賣法等是當(dāng)前認(rèn)知無線電中頻譜資源分配的主要方式,其中競價(jià)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(xué)者們的關(guān)注。然而在競價(jià)拍賣中存在一種常見的共謀現(xiàn)象,其對(duì)競價(jià)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(wù)。
　　本文主要以競價(jià)博弈論、馬爾科夫可修系統(tǒng)理論和共謀理論作為基礎(chǔ),通過基于時(shí)頻特性的動(dòng)態(tài)資源分配和共謀抑制等算法來研究認(rèn)知無線電中頻譜資源的分配問題和競價(jià)拍賣式頻譜資源分配中的共謀問題。
　　首先,針對(duì)頻譜資源空洞的時(shí)間頻率特性進(jìn)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(shí)域特性模型,將可修系統(tǒng)的任務(wù)可信度反映在系統(tǒng)目標(biāo)收益的計(jì)算中。在指出頻譜資源分配的過程必須要同時(shí)考慮時(shí)間域上認(rèn)知

4、用戶和授權(quán)用戶的沖突以及頻率域上認(rèn)知用戶之間的競爭后,提出了一種觸發(fā)式多輪競價(jià)拍賣的模型,為后續(xù)設(shè)計(jì)的基于時(shí)頻特性(SABTF)的頻譜分配算法打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　其次,針對(duì)競價(jià)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(jīng)濟(jì)學(xué)中關(guān)于共謀理論的定義,然后結(jié)合頻譜資源分配的背景對(duì)其概念進(jìn)行了適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展,指出了不同系統(tǒng)收益目標(biāo)可以對(duì)應(yīng)不同的共謀行為特點(diǎn)。隨后設(shè)計(jì)了一種“共謀抑制-收益優(yōu)化”(CRRO)的頻

5、譜分配算法,其特點(diǎn)為在抑制系統(tǒng)共謀行為的同時(shí)能夠盡可能地提高系統(tǒng)的目標(biāo)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(xiàn)。
　　最后,文章分別對(duì)上述的兩方面和設(shè)計(jì)的頻譜資源分配算法進(jìn)行了仿真,對(duì)比了本文所設(shè)計(jì)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(jié)果表明,在共謀抑制方面,本文所提出的CRRO算法相比價(jià)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(shí)頻資源分配方面,本文所提出的SABTF算法