[发明专利]一种基于博弈理论的认知无线电网络频谱分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是认知无线电领域频谱分配方法。

背景技术

无线通信技术的快速发展及无线应用需求的不断增长对通信系统无线频谱的需求日益增加。传统的固定频谱分配方法导致部分频带竞争激烈，频谱资源严重匮乏，而另一方面，部分频段大量已分配频谱未能充分使用，导致频谱利用率低下。为有效提高频谱资源利用率，缓解频谱资源匮乏问题，采用动态频谱接入机制的认知无线电技术近年来受到广泛关注。

认知无线电系统采用基于软件无线电技术的认知无线电终端，能够动态感知可用频谱，优化、改变传输参数，执行软硬件重配置，在不影响授权用户（主用户）正常通信情况下动态、智能接入空闲频谱，实现未授权用户（认知用户）的数据传输，认知无线电技术可有效实现频谱资源共享，提高频谱利用率，解决频谱资源匮乏的问题。

认知无线电网络中，认知用户通过接入主用户空闲频谱，可实现其通信需求；而主用户通过为认知用户提供频谱接入，可获得一定频谱共享收益，进而激励其频谱共享行为。在存在多个认知用户竞争接入主用户可用频谱的认知网络中，主用户可采用特定的频谱定价策略，以实现其效用最优化。认知网络的频谱定价策略，对保障主用户效用及认知用户接入满意度，提高网络频谱资源利用率均有重要意义。

目前已有研究考虑认知用户频谱定价方案，如申请号为201010274853.6的中国专利申请“基于博弈论的分等级定价的频谱资源管理方法”，提出一种针对异构网络中不同等级用户的动态定价机制。该机制中基站根据认知用户的频谱需求情况，首先进行频谱初步定价，继而将认知用户划分为优先级不同的等级，基于博弈理论在不同等级用户间进行频谱定价。申请号为201110106062.7的中国专利申请“基于拍卖理论和补偿激励的频谱共享方法”，提出了一种基于博弈理论的认知无线电主从用户频谱共享的方法，该方法基于拍卖模型，即主用户拍卖频谱，从用户竞标，建立从用户间的合作关系，并运用货币补偿激励原则，建立了以各从用户收益为效用函数的频谱选择博弈模型。以上方法多考虑从用户业务需求及效用优化，但未综合考虑从用户资源需求及主用户性能优化，无法实现系统综合性能优化。

发明内容

为保障主用户频谱效用及认知用户接入性能，实现频谱资源共享，提高系统频谱资源利用率，缓解频谱资源匮乏问题，本发明提出一种基于博弈论的主用户频谱定价方法，将认知无线电网络中主用户为认知用户提供共享频谱的优化定价问题建模为合作博弈模型，根据各信道认知用户需求函数及主用户联合效用函数，通过优化求解合作博弈模型，得到主用户最佳频谱策略集。