[发明专利]认知无线电系统中的协作频谱共享博弈方法

摘要

认知无线电技术中基于博弈论的频谱分配，是一种解决认知无线电系统中频谱资源不足、提高频谱利用率的实现方案。本发明的目的在于提供一种认知无线电系统中基于协作的频谱共享博弈方法，该方法以次用户的信干比为参变量，运用协作博弈理论中的纳什讨价还价算法来构建次用户的效用函数，引入次用户竞争频谱的优先级参数和频谱价格机制，建立了协作的频谱共享博弈模型。该方法能解决多个次用户的频谱竞争问题，实现系统资源的合理配置，并且，由于协作博弈理论中纳什讨价还价方法的运用，实现了频谱资源的有效公平地分配。

主权项

1.一种认知无线电系统中基于协作的频谱共享方法，其特征在于该方法以次用户的信干比为参变量，运用协作博弈理论中的纳什讨价还价算法来构建次用户的效用函数，引入次用户竞争频谱的优先级参数和频谱价格机制，建立了协作的频谱共享博弈模型，具体的方法为：a、对于次用户i，构建效用函数为其中，r_i为次用户i单位传输速率的收益，k_i为频谱利用率，b_i为主用户和次用户i共享的频谱，c_i为主用户向次用户i提出的价格函数；次用户的效用函数模型中引入了频谱价格函数，采用与次用户竞争的频谱带宽有关的因子作为价格函数，它与单个次用户频谱带宽的乘积就是次用户竞争授权频段所要付出的代价；b、为了公平有效地分配频谱资源，采用协作博弈中的纳什讨价还价方法，引入次用户竞争频谱的优先级参数，建立如下的效用函数：U=((U1-U1min)w1)((U2-U2min)w2)...((UN-UNmin)wN)]]>其中，表示次用户i的收益最小值，相当于纳什讨价还价问题中的谈判破裂点的解，也就是当博弈各方采取合作的方式进行谈判，若双方都不满意谈判的结果，则谈判破裂，最后双方的收益就是收益最小值，表示次用次用户i竞争频谱的优先级，且c、确定各次用户竞争的频谱数的步骤如下：步骤1：令k＝0，设定初始共享频谱矢量b_i(k)；步骤2：令k＝k+1，对上述效用函数求微分，求出第i个次用户的带宽值其中α_i是次用户i的收敛速度调整参数，即学习因子；步骤3：如果所有的次用户i，都能满足b_i(k+1)＝b_i(k)，则算法结束，所得共享频谱b_i(k)即为求得的最佳共享频谱组合，否则返回步骤2继续执行。