基于差异定价的认知无线电频谱分配算法研究

【摘要】无线通信终端设备数量骤增，无线通信业务种类迅猛发展导致频谱资源越发相对紧张。无线电频谱资源似乎不能满足当前无线电技术发展的需要。事实上，经过长时间统计发现，无线频谱资源的平均使用率很低。认知无线电是解决上述问题的有效手段。它能够感知授权用户的可用频谱，同时有效地限制和降低冲突发生的可能性。本文主要以博弈论相关理论为基础，通过分析比较基于博弈竞价的频谱分配算法和基于差异化定价的频谱分配算法来研究认知无线电中的频谱共享和分配问题。一般将认知无线电系统中的频谱分为两类：授权频谱和非授权频谱，授权频谱指的是被授权用户独有的、需支付一定使用成本的频谱；非授权频谱指的是在认知无线电系统中所有用户都可以使用的频谱。授权用户也称为主用户，认知用户也称为次用户。次用户利用频谱感知功能检测到频谱空洞，并伺机接入通信，在得到授权用户允许的情况下接入频谱实现通信。本文将博弈论中三个经典模型的引入分析频谱分配问题，重点研究同一主用户频谱差异存在情况下，比较单一定价与差异化定价两种算法主用户效用。围绕如何提高频谱分配的效率与公平展开分析。同时分析了主用户间以及主用户与次用户间的价格博弈机制，引入三寡头博弈分析模型，使频谱分配算法更具可行性。首先，阐述博弈论理论的相关概念，分析了三个经典的博弈论模型，通过引入效用函数的概念将博弈论应用于频谱分配算法的研究做了可行性分析。其次，对经典的频谱分配算法进行了阐述与分析，包括基于图论的分配算法、基于干扰温度模型的分配算法以及基于博弈竞价的分配算法。对几种分配算法的流程及各自特点进行了比较研究。最后，在基于博弈竞价的频谱分配算法基础上，针对主用户频谱质量不同，提出差异化定价的频谱分配算法，在不同接收信噪比和价格调整速率下分析比较均衡价格以及主用户效用。对比了差异化定价分配算法与单一定价算法的主用户效用。
【作者】徐立敏；
【导师】丛玉良；
【作者基本信息】吉林大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】认知无线电；频谱分配；博弈论；三寡头模型；差异定价；

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