一种基于博弈论价格机制的频谱分配算法-论文.pdf

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1、第44卷第3期东南大学学报(自然科学版)Vo1．44NO．32014年5月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NamralScienceEdition)MaV2014doi：10．3969／j．issn．1001—0505．2014．03．002一种基于博弈论价格机制的频谱分配算法叶芝慧王涛冯奇(南京大学电子科学与工程学院，南京210023)摘要：为了提高认知无线电系统频谱分配的效率，建立了基于博弈论价格机制频谱分配系统模型，避免了价格因主系统频谱增加而降低的缺陷．该模型利用频谱政策服务器对特定区域的频谱进行统一分配，充分发挥了主

2、系统的先动优势和次用户的后动优势．同时，根据次用户对不同频段的偏好引入差异性的概念，设计了认知无线电的静态博弈算法．该算法在深入分析频谱需求函数、次用户效用函数、主系统成本函数和主系统效用函数的基础上，以最大化主系统和次用户效用为设计目标，验证了纳什均衡点的存在性．仿真结果表明，在主系统对称和非对称2种情况下，所提算法能够有效地改善主系统的频谱利用率，提高主系统和次用户的效用．关键词：认知无线电；频谱分配；纳什均衡；频谱替代系数；效用中图分类号：TN014文献标志码：A文章编号：1001—0505(2014)034)462-06Spectrumallo

3、cationalgorithmbasedongametheorywithpricemechanismYeZhihuiWangTaoFengQi(SchoolofElectronicScienceandEngineering，NanjingUniversity，Nanjing210023，China)Abstract：Agametheoreticalframeworkbasedonpricemechanismisbuilttoimprovetheeficiencyofspectrumallocationincognitiveradiosystem，whi

4、chavoidsreducingthepricewiththeincreaseofprimarysystemspectrum．Themodelperformsspectrumallocationforthegivenareabyusingthespectrumpolicyserverandtakesfulladvantageofbothpriorityoftheprimarysystemandposteriorityofthesecondaryuser．Meanwhile，byintroducingtheconceptofdifferenceaccor

5、dingtothesecond—aryuserpreferencesforspectrum，astaticgamealgorithmisproposedincognitiveradio．Basedonthein—depthanalysisofthefunctionofthespectrumdemand，thefunctionofthesecondaryuserutili-ty，thefunctionoftheprimarysystemcostandthefunctionoftheprimarysystemutility，thealgo—rithmisd

6、esignedtomaximizetheutilityoftheprimarysystemandthesecondaryuser，whichconse—quentlyverifiestheexistenceofNashequilibrium．Thesimulationresultsindicatethatinbothsym—metricandasymmetricprimarysystemcases，theproposedalgorithmcanimprovethespectrumutili—zationoftheprimarysystemeffecti

7、vely，aswellastheutilityoftheprimarysystemandtheseconda—ryuser．Keywords：cognitiveradio；spectrumallocation；Nashequilibrium；spectrumsubstitutabilitycoeffi—cient；utility随着无线通信技术的迅猛发展，频谱资源变得成鲜明的对比，为了使频谱资源得到更充分的利日益紧张．频谱资源的短缺与较低的频谱利用率形用，认知无线电技术应运而生，并得到了广泛研究收稿日期：2013—11-29．作者简介：叶芝慧(1967

8、一)，女，博士，副教授，yezh@nju．edu．cn．基金项目：国家自然科学基金资助项目(6