认知无线电中基于图论和博弈论的联合频谱分配算法研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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认知无线电中基于图论和博弈论的联合频谱分配算法研究

项目名称：认知无线电中基于图论和博弈论的联合频谱分配算法研究
项目类别：面上项目
批准号：61071104
申请代码：F010106
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2013-12-31

项目负责人：谭学治
负责人职称：教授
依托单位：哈尔滨工业大学
批准年度：2010

中文摘要：

在认知无线电网络中，开放式频谱使用的一个主要挑战是合理的分配频谱资源，即允许认知用户在不影响授权用户的前提下动态共享部分频谱。本项目针对认知无线电中的频谱分配问题，拟建立一种基于极大独立集与拍卖竞价理论的联合分配算法，计划对现有的以图论相关理论为基础的频谱分配方法进行优化，得到一种授权用户存在且随机分布时的高效算法；并通过竞价拍卖等方式对认知用户分得的频谱进行二次分配，最大化频谱效用；此外，我们还将深入研究用户之间的共谋和协作行为对系统效用的影响，并提出相应的改进措施。本项目的创新之处在于所提出的联合分配算法基于图论初步分配信道，通过用户之间的博弈优化信道分配，在考虑认知用户效用的同时兼顾频谱总效用，以达到充分利用频谱资源的目的；充分考虑纳什均衡、共谋与协作的优劣，并提出相应的改进方案，最终得到帕累托最优分配结果。最后，项目还将把得到的联合算法在仿真平台上进行测试，保证算法的可用性。

中文主题词：认知无线电；频谱分配；图论；博弈论；共谋与协作

英文摘要：

cognitive radio；spectrum allocation；graph theory；game theory；collusion and collaboration

英文主题词： cognitive radio；spectrum allocation；graph theory；game theory；collusion and collaboration

结论摘要：

在认知无线电网络中，合理分配频谱资源是开放式频谱使用的主要挑战之一。本项目针对认知无线电网络中频谱分配问题，提出了基于图论与博弈论的联合分配算法，优化频谱资源，最大化频谱效用；与此同时本项目深入分析和研究了共谋与协作对系统效用的影响，并提出相应的改进措施。据此，本项目首先利用图论优化改进现有频谱分配算法，得到一种基于极大独立集的授权用户存在的频谱分配算法；其次，通过建立寡头市场模型来研究授权用户频谱的定价策略，利用纳什均衡求解获得稳定的定价策略，最大化频谱效用；然后，本项目分析和研究用户之间的共谋与协作行为，设置合理的保留价格来抑制用户之间的共谋行为，采用协作方式改善整个系统的效用，激发系统中用户共享频谱的积极性，最大程度改善系统的频谱利用率；最后，在使用图论完成初步分配信道的基础上，完成联合频谱分配算法。本项研究目标在于充分挖掘图论与博弈论在分配频谱方面的优势，弥补各自的不足，从而实现无线系统频谱资源的最大化利用。

成果综合统计