基于博弈论的认知无线电频谱分配算法研究

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1、北京邮电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随着无线通信和多媒体的高速发展和广泛应用，无线电频谱资源日趋紧张，但是许多已经分配的频段却在大多数情况下并未被充分利用。近年来出现的认知无线电技术为提高频谱利用率提供了一条新思路。它是一种智能的无线通信技术，能够随外界环境的变化自适应调整通信系统的参数，择机选择主用户暂不使用的频段进行通信，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。目前，国内外的研究者虽然已提出一些认知无线电频谱分配系统模型和算法，但都有其局限性，基于其它理论的模型和算法仍然是学术界迫切需要的。而将博弈论引入认

2、知无线电技术的研究是解决认知无线电频谱分配问题的新途径。本文首先在现有频谱检测方法研究的基础上提出一种将能量检测法和循环平稳特征检测法相结合的双门限检测法，大大提高了空闲频谱检测概率。接着利用博弈论对认知无线电行为进行分析，构建了基于博弈论的频谱分配系统模型；然后基于该系统模型，将博弈论中的古诺博弈模型和斯坦科尔伯格博弈模型引入到本文的认知无线电研究中，设计了适用于认知无线电频谱分配的古诺模型算法和斯坦科尔伯格模型算法；最后，对出租频谱的总量和价格随主用户数量增加的变化情况进行了仿真。仿真结果表明，古诺模型算法和斯坦科尔伯格模型算法与静态频谱分配算法相比，能显著提高空闲

3、频谱出租总量，在采用这种系统模型和算法的情况下，频谱的价格明显低于静态频谱分配情形的频谱价格，因此次用户租借频谱的意愿也会增强。关键词：认知无线电博弈论频谱分配古诺模型斯坦科尔伯格模型RESEARCHONTHESPECTRUMSHARINGALGORITHMFORCOGNITIVERADIOSBASEDONGAMETHEORYABSTRACrWiththerapiddevelopmentandwidespreadapplicationofwirelesscommunicationandmultimediatechnology，radiospectrumisbecomin

4、gascarceresource．However，manyfrequencybandsarenotusedefficientlyatmostconditions．Cognitiveradioisanovelapproachforimprovingtheutilizationofradiospectrum．Cognitiveradioisanintelligentwirelesscommunicationtechnique，canadaptitsparametersaccordingtothevariationsofenvironment，andopportunelysw

5、itchestothebandswhicharenotbeingusedbytheprimaryusers，soitbringsapromisingfuturetosolvethespectrumshortage，realizedynamicspectrummanagementandimprovetheefficiencyofspectrumutilization．Atpresent，researchersathomeandabroadhaveproposedsomesystemmodelsandalgorithmsonspectrumallocationincogni

6、tiveradio．Butthesemodelsandalgorithmshavetheirlimitations．Modelsandalgorithmsbasedonothertheoreticalisstillurgentforacademia．It’Sanewwayintroducinggametheorytocognitiveradiotechnologyresearchtosolvetheproblemofcognitiveradiospectrumallocation．Inthisthesis，adouble—thresholddetectionmethod

7、，whichcombinesenergydetectionwithcyclostationaryfeaturedetection，iSputforwardonthebasisoftheavailablespectrumdetectionmethodfirstly．Secondly,thecognitiveradiobehaviorisanalyzedwithgametheory,andthesystemmodelofspectrumallocationisestablished．Thirdly,basedonthesystemmodel，