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

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。

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。