基于博弈论的频谱分配算法研究

发布时间：2017-08-02 05:10

  本文关键词：基于博弈论的频谱分配算法研究

  更多相关文章： 非协作式 协作式 博弈论 频谱喜好度 效用函数

【摘要】：认知无线电系统中的空闲频谱共享主要涉及到主用户系统间频谱租借价格的博弈,认知用户间共享主用户空闲频谱数量博弈竞争的问题。这其中博弈论作为分析决策问题的主要手段,近年来提出了许多基于博弈论的新的频谱共享算法,但这些算法都存在局限性,像有的把认知用户频谱需求量看做定值、没有分析频谱差异性、没有考虑主用户系统频谱使用率以及认知用户的频谱占用率对认知用户系统效用的影响等。基于上述问题,本文对现有的频谱分配算法进行了改进。首先本文概述了认知无线电系统中频谱共享和博弈论方面的研究现状和意义,阐述了使用博弈论研究认知无线电系统中频谱共享的可行性。其次基于博弈论的理论基础,对主用户之间的博弈问题采用了伯川德博弈模型进行研究,通过频谱共享的相关算法,对主用户系统间存在的价格博弈进行仿真分析,仿真分析的结果表明博弈最终收敛于纳什均衡,这就证明了使主用户效用达到最大的最佳策略集就是博弈双方达到纳什均衡,同时也证明了应用博弈论解决频谱共享问题的有效性。再次由于主用户空闲频谱存在水平差异与垂直差异,针对现有算法中并没有考虑到主用户空闲频谱水平差异的影响,因此本文提出了认知用户频谱喜好度的概念,用于表示主用户频谱的水平差异对认知用户租借频谱的影响,主用户根据认知用户频谱喜好度的不同提出不同的频谱价格,为了同时考虑主用户频谱使用率以及认知用户频谱占用率对认知用户效用的影响,本文提出了改进的认知用户效用函数和主用户要价函数,将改进的主用户要价函数与认知用户效用函数结合构成改进的非协作式的频谱分配算法,该算法能够更好的体现公平性,从而让认知用户竞争到的主用户空闲频谱更适合其自身需求。理论分析和仿真实验验证了改进的非协作式频谱分配算法的有效性。最后将非协作式博弈算法中认知用户效用函数与主用户要价函数与协作式博弈算法有机结合,提出了一种频谱分配联合算法。通过仿真表明本文提出的频谱分配联合算法比非协作式博弈算法在一定条件下更优,认知用户总收益得到进一步增加。
【关键词】：非协作式 协作式 博弈论 频谱喜好度 效用函数
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的意义10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.2.1 认知无线电网络的频谱共享10-11
• 1.2.2 博弈理论运用于频谱资源共享的研究现状11-12
• 1.3 论文各个章节的简单介绍12-14
• 第2章 博弈论在认知无线电频谱分配方面的应用14-22
• 2.1 博弈论的产生和发展14-15
• 2.2 博弈论的分类15-16
• 2.3 博弈论中的两个经典模型16-18
• 2.3.1 古诺博弈(Cournot)模型16-17
• 2.3.2 伯川德博弈模型17-18
• 2.4 纳什均衡18
• 2.5 博弈论频谱共享的数学描述18-19
• 2.6 频谱共享的系统模型和过程19-21
• 2.6.1 频谱共享的模型19-20
• 2.6.2 认知无线电中频谱分配过程20-21
• 2.7 本章小结21-22
• 第3章 基于博弈论的非协作式频谱分配算法22-45
• 3.1 主用户和认知用户模型22-23
• 3.2 主用户的效用函数和成本函数23-26
• 3.3 认知用户间的博弈算法26-27
• 3.4 改进的非协作式认知用户频谱分配算法27-31
• 3.5 动态博弈过程中稳定性的分析31-32
• 3.6 仿真分析32-44
• 3.7 章节小结44-45
• 第4章 基于协作式的认知用户频谱共享改进算法45-59
• 4.1 协作频谱共享45-46
• 4.1.1 系统模型45
• 4.1.2 协作式博弈算法45-46
• 4.2 协作式博弈算法46-47
• 4.2.1 频谱分配联合算法46-47
• 4.2.2 纳什讨价还价解存在性条件47
• 4.3 联合算法动态博弈分析47-48
• 4.4 联合算法稳定性分析48
• 4.5 仿真分析48-58
• 4.6 本章小结58-59
• 结论59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65

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本文编号：607742