淺析基于代價機制的頻譜接入方法

張 秘（重慶電訊職業學院,重慶 400850）

淺析基于代價機制的頻譜接入方法

張 秘
（重慶電訊職業學院,重慶 400850）

認知無線電（Cognitive Radio，CR）是一種潮流的智能無線通信技術，它通過一定頻譜感知、一定的功率控制和頻譜管理、頻譜切換、頻譜共享等技術，能夠實現在對授權用戶正常通信造成不影響的前提下，伺機的接入合法用戶頻段，實現頻譜動態接入。MATLAB仿真結果表明基于代價函數的動態頻譜接入方法具有可行性，在滿足一定條件時能夠使次用戶在共享授權用戶頻譜時候達到利益最大化即納什均衡，并得到次用戶能共享到的頻譜和獲得的收益與自身的信噪比成正相關。

認知無線電；動態頻譜接入；博弈論納；什均衡代價函數

0 基于代價機制的頻譜接入方法簡述

目前針對頻譜環節接入的研究，很多用了博弈論的技巧，分為兩種：共享策略的合作頻譜和共享策略的非合作頻譜。利用合作共享頻譜方法，即認知無線電終端（CRT：Cognitive Radio Terminal）在接入到某一頻段中去時，必須考慮自身通信對網絡中其他用戶帶來的影響。CRT將通過一個動態廣播的機制（比如公共控制信道）向網絡中的其他用戶報告自己的位置、功率等狀態參數，向全網絡廣播其干擾度，然后網絡根據其產生的干擾情況而采取相應的頻譜資源接入方式。另外，基于代價機制的頻譜接入方法的亦有較多的研究，文獻[23]中的頻譜租賃方法中次用戶租用主用戶的頻譜均需要付出一定的代價，而價格都是主用戶根據次用戶的租賃需求信息制定的。

1 基于代價函數法頻譜接入立體理論分析

頻譜接入問題等同于為壟斷的市場競爭問題，針對該問題建立博弈模型[23]，個次用戶作為博弈的參加者，通過不停地調整所需的頻譜數，相互競爭，使得自己的利益得到最大化。

（1） 靜態代價函數博弈

2 動態的代價函數博弈

在現實的認知無線的電場景里，某個次用戶與其它次用戶的信息是相互保密的，次用戶與其他次用在當時選定的策略之間是相互保密的。所以次用戶需要利用分布式的動態頻譜調節算法來逐漸達到納什均衡，這樣使得各個次用戶的收益最大的利用。

3 基于代價函數的頻譜接入模型仿真分析

3.1 仿真環境

本論文采用MATLAB仿真工具來進行頻譜接入博弈算法的仿真。假設在中國超短波通信中原本劃分給調頻廣播獨占使用的87.5~108MHz的頻段，現作為認知無線場景的主用戶，能為次用戶動態接入的頻譜為15MHz，存在N=2個次用戶欲互相搶共享主用戶里面的頻譜，并假定兩個次用戶的目標誤碼率均為，各個次用戶使用單位頻譜時的收益均設為（表示在競爭頻譜過程中不考慮次用戶之間為獲取頻譜而提升頻譜單價）。對動態迭代算法，初始頻譜設為。

3.2 仿真結果及分析

通過對動態價格函數博弈模型的仿真得到了如下幾個圖形：圖4.2顯示了在學習因子為時不同信噪比（r1,r2）下，兩個次用戶能共享到的頻譜的最佳值，可以看出不同的信噪比下所達到的納什均衡點是不同的，并且信噪比越大所達到的納什均衡點時共享的頻譜也就越高。這是由于在信道質量比較好即信噪比高的情況下，次用戶在單位頻譜上傳輸的收益就越高，則對頻譜的需求就越大，因此能夠共享到較多的頻譜數，當然，共享較多的頻譜也付出了較多的代價，但其共享單位頻譜的凈效用會隨著信噪比的增加而增加。因此，當次用戶的信噪比變大時，其共享到的頻譜數也會變多。所以該仿真圖驗證了該動態代價函數博弈模型是可以實現的，在狀態下具有收斂性，能夠通過動態頻譜接入達到納什均衡。

4 結論

本文的研究對象是幾年來出現的為增加頻譜利用率、解決無線電頻譜資源缺少問題的認知無線電（CR：Cognitive Radio）技術。認知無線電里面的動態頻譜接入是關聯到如何利用率高的使用頻譜資源，提高系統容量，減小系統干擾水平的重要問題。針對此問題國內外的許多專家與大量學者已經做了廣泛的研究，取得了一些成果。

本文緊緊抓住國內外最新的研究動態與成績，對認知型無線電技術的動態頻譜接入問題做了關鍵研究，描繪了認知無線電的博弈論解決方案，提出了介于代價函數的頻譜接入問題模型。在研究的過程中，采用了理論假設、可行性論證和計算機仿真相結合的理實一體，從理論和仿真兩個方面對所研究的命題進行了深入探討。

[1]基于認知系統中頻譜特征的動態頻譜分配與接入機制、資源優化方法研究[Z].中國知網.

[2] http://www.doc88.com/p-683738877672.html（道客巴巴）[Z].