基于非合作博弈论的未充分使用频谱定价算法

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1、基于非合作博弈论的未充分使用频谱定价算法新技术NewTechnology20111>.4数据通信基于非合作博弈论的未充分使用频谱定价算法一一一余浩农张琳(中山大学信息科学与技术学院广州510006)摘要:提出一种适用于;未充分使用;频段的定价算法。该算法基于非合作博弈模型，引入未充分使用频谱的收益因子，各授权用户在保证现有通信质量前提下以最大化收益为目标，通过用户之间的定价竞争，实现了一种分布式的动态频谱分配。仿真结果表明，该算法在频谱需求较大的情况下能有效提高;未充分使用;频谱的效益，同时算法收敛速度较快，便于实际应用。关键词:

2、动态频谱分配;未充分使用频谱;频谱定价算法;非合作博弈;收益因子已有的这些研究都只考虑授权用户的;未使用;频1引言段，而未考虑任何使用效益不高的;未充分使用;频随着无线通信技术和业务的不断发展，有限的段。现有的无线通信系统中主要基于扩频通信技术，频谱资源越来越难以满足日益强烈的频谱使用需如CDMA商用系统、军事通信系统和卫星通信系统求。然而有关频谱使用效益的大量研究测试结果表等。在这些系统中，频谱几乎总处于占用状态，即不明[1].尽管频谱资源有限，但频谱平均使用效益却很存在;未使用;频段，只存在;未充分使用;频段。鉴于低。为此，联

3、邦通信委员会提出应该更加灵活而充分地使用稀缺的频谱资源[1]问。随着认知无线电技术的授权用户能容忍一定程度的干扰，只要未授权用户的信号不影响授权用户的信号传输质量，可将;未充发展，动态频谱分配成为提高频谱使用效益的重要分使用;频段给未授权用户使用。为了实现频谱的高手段，可以使得未授权用户以非协作或协作的方式效利用并增加授权用户的收益，应该充分运用;未充动态接人授权用户的频谱。分使用;频段进行信息传输，为此，本文提出了一种在非协作的接人方式中，未授权用户不断的检适用于;未充分使用;频段的定价算法。测授权用户频谱占用情况，伺机接人空闲

4、频段，并在在;未充分使用;频段上存在授权用户的信息传检测到授权用户出现时立即退出。此种方式不需要输，为保证授权用户的通信质量，需先确定授权用户对授权用户做任何改变，而对未授权用户则要求很允许的最大干扰功率。根据;未充分使用;频段的质高;在协作的方式中，授权用户主动向未授权用户通量和用户对信息传输的需求强烈程度，本文对授权知频谱接人机会和频谱状态信息，考虑到授权用户用户和未授权用户的成本和收益进行了建模分析;的参与激励，文献[3]提出了;频谱二于市场;的概念，提出了针对;未充分使用;频段的分布式定价算法，通过引人频谱交易机制以实现频

5、谱资源的有效分以减少信令开销。考虑到各授权用户以最大化各自配。在频谱交易机制中，授权用户通过出租频谱以获收益为目标，且授权用户之间存在竞争关系，本文用得经济收益，未授权用户则通过在租借的频段上实非合作博弈模型对算法进行分析。另外，考虑到实际现信息传输而获得收益。系统的信息不对称，本文提出用迭代的方法实现定已有不少学者研究通过频谱定价阳或拍卖阳的价算法，便于实际应用。最后本文用仿真对算法进行方式实现动态频谱分配，提高频谱的使用效益，然而rll收稿口期ntnuhfM叶川nJιRuH叽lll药dh俨队Nγlh制ecnoOnUMvy门蚊据

6、通信2011.4验证，仿真结果表明该算法能有效提高系统的频谱速率要求为RrrDn'传输功率谱密度为ψ，带宽为w。为了使用效益，增加授权用户收益。简化分析，采用AWGN信道模型，由式(1)，令wlog2(l+K一旦一)=R，可解得:rrDn1m阻+No2系统模型考虑存在个授权用户和1个未授权用户的无线(2)ιx=4予一-凡B网络场景。如图1所示，授权用户可以是移动通信运2-1营商的基站，而未授权用户是没有频谱牌照的无线其中，No为噪声功率谱密度，ι应用提供商接人点;或者授权用户和未授权用户是干扰功率谱密度。未授权用户在授权

7、频段上的平均不同无线网络运营商的基站。授权用户是频谱的持传输功率谱密度不能超过ι剧。有者并且在各自持有频段上进行一定的信息传输;2.2频i普交易模型未授权用户则可能需要为多个终端提供无线业务。假设所考虑的元线网络中有一个公共信道负责在此模型中，一方面授权用户愿意在保证本身通信交易信息的传递，并且有一个;中央银行;负责资金质量的前提下出租部分频谱以获得额外的经济收的流转和结算等。频谱交易以T为周期进行，每个周益，另一方面未授权用户则希望租借频谱以实现信期的频谱交易主要过程如下:息传输并获得收益，因此在授权用户和未授权用户首先，在每个

8、交易周期T的起始阶段，所有愿意之间可建立起;频谱二手市场;。其中，买卖双方为未出租频谱的授权用户向未授权用户传递频谱信息，授权用户和授权用户，商品则是授权用户的频谱，如包括单位频谱价格、最大干扰功率限制和授权用户何设计合理的定价机制是影响频谱是否高