定价机制下认知无线电网络频谱接入算法-论文.pdf

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1、第19卷第2期哈尔滨理工大学学报Vol_l9No．22014年4月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYApr．2014定价机制下认知无线电网络频谱接入算法王钢，曾稹'(1．哈尔滨工业大学通信技术研究所，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨理工大学国家大学科技园，黑龙江哈尔滨150080)摘要：为了研究认知无线电网络中认知用户频谱接入的决策问题，将认知用户的频谱接入过程视为非合作博弈过程，并考虑到授权用户享有频谱的优先使用权，基于带有服务台故障

2、的M／G／1排队理论建立了系统模型，分析了认知用户个体最优接入策略和社会最优接入策略，并在此基础上提出定价机制使认知用户追求个体利益最大化的目标与社会目标一致，实现社会福利最大化．实验结果表明，基于定价机制的频谱接入策略可以使频谱资源得到相对的优化配置，满足社会整体利益需求．关键词：认知无线电；频谱接入控制；非合作博弈；定价机制中图分类号：TN914．3文献标志码：A文章编号：1007—2683(2014)02-01l5—05Price-basedSpectrumAccessAlgorithminC

3、ognitiveRadioNetworksWANGGang。ZENGZhen，(1．CommunicationResearchCenter，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2．NationalSciencePark，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract：Tosolvethespectrumaccessdecisionproblemincogni

4、tiveradionetworks(CRNs)，thespectrumaccessprocedureofsecondaryusers(SUs)canbemodeledasanon—cooperativegame．Inviewofthefactthattheprimaryuser(PU)hashigherprioritytoaccesstheradiospectrum，thisphpersetupthesystemmodelbasedontheM／G／1queueingtheorywithserver

5、breakdownsandanalyzedtheindividualoptimizationstrategyandsocialoptimi—zationstrategyseparately．Basedontheanalysisresults，thispaperproposedapricingschemetoachievethegoalthatNashequilibriumactionsofSUsleadtosocialwelfaremaximization．Thesimulationresultsi

6、ndicatethattheprice—basedspectrumaccessstrategycanimprovetheeficiencyofspectrumresourceallocationandsatisfytheneedofthewholesociety．Keywords：cognitiveradio；spectrumaccesscontrol；non—cooperativegame；pricingscheme固定分配给用户的频谱资源在时间和空间上都存在0引言着不同程度的闲置．在这一背景下，

7、以提高频谱利用率为目的的认知无线电技术应运而生，并成为随着无线通信技术的迅猛发展，人们对无线频近年来无线通信研究的热点．在认知无线电网络中，谱资源的需求也急剧膨胀，使得目前频谱资源面临认知用户在不对授权用户造成有害干扰的前提下，紧缺挑战．根据文献[1—3]的研究表明，频谱资源可以暂时使用当前未被授权用户占用的空闲频谱资缺乏更多是由于现有的静态频谱分配策略造成的，源，实现动态的频谱接入，从而提高频谱资源利用收稿日期：2013—12—23作者简介：王钢(1962一)，男，教授，博士研究生导师；曾稹(19

8、85一)，女，博士研究生。E-mail：zengzhen@hrbust．edu．en116哈尔滨理工大学学报第19卷率．由于目前无线电频谱是具有经济价值和社会价象为会发生故障且可修复的服务台，授权用户的业值的稀缺资源，因此从经济学角度研究认知用户的务传输时间即为服务台的修复时间．授权信道被PU动态频谱接人策略，促进社会福利最大化，已经引起占用及未被占用的稳态概率分别为了许多学者的关注．文[8]和[9]假设认知用户如果完成传输服务，尸，=(1)可以获得一定的服务收益，同