基于非合作博弈论的认知无线电网络层面等效频谱分配算法研究

摘要

第四代(4G)无线网络将以无缝方式向移动用户提供支持QoS的高速连接。认知无线电技术是为了实现这一目标而提出的一种新的无线通信技术。该技术可以使移动用户同时接入不同的无线接入网（比如无线城域网（WMAN），蜂窝网络和无线局域(WLAN))。在认知无线网络中，频谱分配，容量控制，接入控制等无线资源管理机制必须同时满足移动用户和运营商的要求。总之，移动用户需要与互联网进行无缝连接，而从运营商角度看，无线资源需要得到有效的管理。
　　 本文研究了异构认知无线电网络网络层面等效频谱分配的问题。该问题考虑最大化整体异构认知无线电网络效用的同时，如何使网络中的各类运营商满意。因为在认知无线电网络中，不同的网络可能由不同的运营商运营，各运营商都会理性地最大化自己的收益。因此博弈模型非常适合用来模拟和分析认知无线电网络中的资源管理协议。本文的主要贡献如下：
　　 1.本文提出了等效频谱这一概念，将认知无线电网络中不同系统对无线资源的占用统一映射为对频谱的占用，使得认知无线电网络中的频谱资源分配变得直观可行。
　　 2.本文提出了一种异构认知无线电网络中的“基于效用的运营商之间非合作的等效频谱分配博弈”模型。该模型采用吞吐效用函数描述各个服务区的网络效用。在此基础上证明了该博弈的纳什均衡即为最大化整体网络效用的最优解。
　　 本文的研究成果对认知无线电网络中网络层面频谱分配问题有借鉴和启发意义。对于解决无线网络的频谱资源紧张和网络资源有效分配等问题都具有很好的应用前景。