基于博弈论认知无线电频谱分配算法研究

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1、万方数据AThesisinElectronicsandCommunicationEngineeringStudyonSpectrumAllocationBasedonGameTheoryinCognitiveRadioSystemByGuanZhuoSupervisor：ProfessorWangJinkuanNortheasternUniversityJune2013万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：关单签字日期：ⅫI≥。；、以学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年√

3、一年半口两年口学位论文作者签名：关年签字日期：≯，弓、Z、以导师签名：Ja毳钆签字日期：：加J弓．占、≥6万方数据东北大学硕士学位论文基于博弈论的认知无线电频谱分配算法研究摘要无线电频谱资源的固定划分方式导致目前频谱资源利用率非常低，无法满足飞速增长的无线通信业务需求。认知无线电可实现频谱资源的共享和频谱的动态分配，能显著地提高频谱效率。基于博弈论的频谱分配技术是目前广泛采用的频谱分配方法，通过分配策略的纳什均衡确保每个用户的效益最大化，可以有效地提高频谱资源的利用率。本文在分析归纳认知无线电技术

4、的基础上，研究了基于博弈论的频谱分配算法，针对次级用户博弈模型对现有算法进行改进，使用户能够根据不同频段选择频谱并实现合作式的频谱分配，有效地提高了频谱资源利用率。传统的博弈方法中，主用户无法根据提供不同频段的频谱制定频谱价格，但实际上使用不同频段的频谱次级用户的传输质量不同，如低频段可以较好的穿透障碍物。针对这一问题，本文提出了基于频谱区间因子的频谱分配算法。通过引入频谱区间因子和替代因子，使算法能够从次级用户效用函数中反映主用户的意愿，主用户可根据不同的频谱区间制定不同频谱价格，进而使次级用户

5、可以根据不同频段选择频谱，提高频谱利用率。考虑到传统博弈方法多采用非合作式频谱分配算法，次级用户只追求自身利益的大小，而不关心其他用户的利益和集体的利益，导致算法缺乏公平性，频谱分配效率不高。针对这一问题，本文提出了集体利益最大化的合作式分配算法，设计多个次级用户效用函数的乘积作为新的效用函数，体现了集体利益最优、效率公平的原则，并实现了次级用户间的合作。此外算法引入优先级参数，次级用户可根据使用频谱的情况定义用户的优先级，进而根据比例分配频谱，进一步保证了次级用户频谱分配的公平性。仿真结果表明，

6、改进的频谱分配算法能够有效地提高频谱利用率，公平合理的分配频谱资源。关键词：认知无线电；博弈论；频谱分配；频谱区间因子；合作式频谱分配．．111．．万方数据东北大学硕士学位论文StudyonSpectrumAllocationBasedonGameTheoryinCognitiveRadioSystemAbstractThefixeddivisionradiospectrumrcsouroescausedthespectrumresourceutilizationrateisnothilgh，an

7、ditunabletomeettheneedsoftherapidgrowthofwirelesscommunicationservice．CognitiveradiocanrealizesharingofspectrumtgSOUtce,dynamicspmrumallocation，whichcaneffectivelyimprovethespectrumefficiency．Spectrumallocationbasedongametheorytechniquesarenowwidelyus

8、edmethodofspectrumallocation．Nashequilibriuma啮m“洛systemstabilityandspectrumallocationforeachus贯benefitmosteffectivelyimprovesthespectrumrcsourcoutilizationrate．Thispapersmnmarizedthecognitiveradiotechnology，andanalysisthespectrumallocationalgo