（信息与通信工程专业论文）基于认知无线电的频谱分配和调度技术研究.pdf

南京l 【l 大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 随着无线通信技术在人们日常生活中的广泛应用，频谱资源匮乏问题同益严重。研究 表明，目前的固定频谱分配制度导致频谱资源平均利用率低下，且极不均衡。有限的可用 频谱和低的频谱资源利用率决定了急需一种新的通信方式。认知无线电技术在这样的背景 下应运而生，它能够主动检测频谱使用情况，自适应的改变自身通信参数，择机的选择主 用户暂不使用的频段进行通信，具有灵活、频谱利用率高等优点。认知无线电的出现为解 决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。 但是，对频谱的灵活应用要求认知无线电系统能够准确的检测并动态的分配可用频谱 资源，其间还要为主用户的出现实现退避和切换功能。因此，通过有效的频谱分配和调度 实现频谱共享是认知无线电无线资源管理中的核心问题之一。认知无线电频谱分配和调度 技术的主要目的是通过感知主用户的存在，提出自适应的策略，充分利用空闲频谱而不干 扰主用户，从而极大的提高频谱利用率。本文在频谱感知的基础之上，紧紧围绕频谱分配 共享技术展开讨论，首先从非合作博弈的角度提出频谱分配的新算法，其次着重考虑主用 户的随机到达导致频谱空穴的时变特性，提出了机会频谱调度的新算法。 本文主要包含以下内容： 第一，研究了认知无线电与基于认知无线电的频谱分配共享技术的研究现状和发展情 况。深入研究了频谱分配调度中的关键技术，重点分析了实现频谱分配调度的理论基础、 研究方法和国内外研究进展。 第二，研究了非合作博弈中基于囚徒困境和重复囚徒困境模型的频谱分配问题。在高 斯干扰信道中，多个认知用户共存并相互干扰，认知用户问的频谱分配问题可以通过建立 囚徒困境模型来分析。在囚徒困境模型中，自私理性的认知用户贪婪地扩展自身所占频谱 空问，并通过频分复用或迭代注水等方式实现最大化自身速率，最终导致了纳什均衡。本 文在介绍基于进化策略的重复博弈模型实现高斯干扰信道中优化的频谱分配的基础上，提 出基于q l e a r n i n g 的进化博弈决策算法，并通过仿真验i i e y q 1 e a r n i n g 算法相比现有的进化 策略在解决囚徒困境问题时的有效性和优越性，进而说明了在重复囚徒困境博弈模型中， 利用q 1 e a r n i n g 算法可以使认知用户从竞争走向合作，得到全局优化的频谱分配性能。 南京邮i 【1 人学硕i ：研究生学位论文摘要 第三，研究了分布式环境中认知用户通过机会调度实现频谱共享的问题。考虑到主用 户的随机到达和信道的时变衰落同时影响感知频谱的可用性，本文提出公平有效且最小化 干扰的调度机制，采用离散随机逼近算法解决传输模式选择的优化问题，即传输用户子集 选择和信道分配问题，从而充分利用空、时、频域资源实现频谱共享。仿真结果显示了几 种调度机制下算法优化的逼近性能，并在速率、公平性和干扰等方面得到满意的折衷。 最后是全文的总结，并指出有待进一步研究的方向。 关键词：认知无线电频谱分配重复囚徒困境q 学习机会调度 南京i | l | j l 乜大学硕i ：研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e p e n d e n c eo nr a d i os p e c t r u mr e s o u r c eh a sb e e ng r o w i n gw i t ht h ew i d eu s eo ft h e w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi n e v e r y d a yl i f e m e a n w h i l e ，t h ep r o b l e mo fs p e c t r u m s h o r t a g eb e c o m e sm o r ea n dm o r es e r i o u s h o w e v e lr e s e a r c h e r ss h o wt h a tt h ee x i s t i n gf i x e d s p e c t r u ma s s i g n m e n tp o l i c yc a u s e st h el o wa v e r a g ee f f i c i e n c yo fs p e c t r u mu t i l i z a t i o na sw e l la s h i g hi m b a l a n c e t os o l v et h i sp r o b l e m ，t h eo n l yw a yi st or e u s et h es p e c t r u ma n di m p r o v et h e u t i l i t yo fs p e c t r u mr e s o u r c e s u c hc i r c u m s t a n c e sg i v e sr i s et oc o g n i t i v er a d i ot e c h n o l o g i e s ， w h i c hc a na u t o m a t i c a l l ye x a m i n et h e e m p l o y m e n t o fs p e c t r u m ，s e l f - a d a p t i v e l y c h a n g e c o m m u n i c a t i o np a r a m e t e r s ，a n do p p o r t u n e l ys w i t c ht ot h eb a n d sw h i c ha r en o tb e i n gu s e db yt h e p r i m a r yu s e r s g o o da g i l i t ya n dh i g hu t i l i z a t i o na l es o m eo fi t sm e r i t s c o g n i t i v er a d i ob r i n g sa p r o m i s i n gf u t u r et os o l v et h es p e c t r u ms h o r t a g e ，r e a l i z ed y n a m i cs p e c t r u mm a n a g e m e n ta n d i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fs p e c t r u mu t i l i z a t i o n y e t ，t h ef l e x i b l ea p p l i c a t i o no fs p e c t r u me x p e c t st h ec o g n i t i v er a d i os y s t e m st op r e c i s e l y d e t e c ta n dd y n a m i c a l l ya l l o c a t et h ea v a i l a b l es p e c t r u mr e s o u r c e ，a n d ，a tt h es a m et i m e ，t oh e l p r e t r e a ta n ds w i t c hw h e np r i m a r yu s e r sp r e s e n tt h e m s e l v e s t h e r e f o r e ，e f f i c i e n t l ys p e c t r u m a l l o c a t i o na n ds c h e d u l i n gi so n eo ft h ek e yi s s u e so ft h er a d i or e s o u r c em a n a g e m e n ti nc o g n i t i v e r a d i o t h es p e c t r u ma l l o c a t i o na n ds c h e d u l i n go fc o g n i t i v er a d i oa i m sa ts e n s i n gp u s ( p r i m a r y u s e r s ) ，p r o p o s i n ga d a p t i v es t r a t e g i e s ，u t i l i z i n gt h es p e c t r u mw i t h o u ti n t e r f e r i n gp u sa n df i n a l l y i m p r o v i n gt h es p e c t r u mu t i l i z a t i o n a tf i r s t ，b a s e do nt h es p e c t r u ms e n s i n ga n de m p h a s i z e do n t h ec e n t e ro fs p e c t r u ma l l o c a t i o na n ds h a r i n g ，an e w a l g o r i t h mo fs p e c t r u ma l l o c a t i o nf r o mt h e v i e w p o i n to fn o n c o o p e r a t i o ng a m et h e o r yi sp r o p o s e d s e c o n d ，w ef o c u so nt h er a n d o ma r r i v a l o fp u s ，w h i c hl e dt o s p e c t r u mh o l e sv a r y i n gw i t ht i m e ，a c c o r d i n g l yw ep r o p o s e dan e w o p p o r t u n i s t i cs p e c t r u ms c h e d u l i n ga l g o r i t h m t h i sp a p e rm a i n l yc o n t a i n st h ef o l l o w i n gc o n t e n t s ： f i r s t ，w ed i s c u s st h es t a t u sa n dd e v e l o p m e n t so fc r s ( c o g n i t i v er a d i o s ) a n ds p e c t r u m a l l o c a t i o na n ds h a r i n gb a s e do nc r s ，t h e nt h ek e yt e c h n i q u e so fs p e c t r u ma l l o c a t i o na n d 南京l | i i j i 乜大学颀。i ：研究生学位论文 a b s t r a c t s c h e d u l i n ga r ef u r t h e rs t u d i e d ，a n dt h et h e o r e t i c a lb a s i s ，r e s e a r c hm e t h o d sa n dt h er e v i e wa b o u t s p e c t r u ma l l o c a t i o na n do p p o r t u n i s t i cs c h e d u l i n ga r em a i n l ya n a l y z e d s e c o n d ，t h es p e c t r u m a l l o c a t i o nb a s e do np d ( p r i s o n e r s d i l e m m a ) a n di p d ( i t e r a t e d p r i s o n e r s d i l e m m a ) i nn o n c o o p e r a t i o ng a m et h e o r yi sd e e p l ya n a l y z e d i ng a u s s i a ni n t e r f e r e n c e c h a n n e lm u l t i - u s e r sc o e x i s ta n di n t e r f e r ew i t he a c ho t h e r , t h es p e c t r u ma l l o c a t i o nb e t w e e n c o g n i t i v er a d i o sc a t lb em o d e l e db yp d i np d ，s e l f i s ha n dr a t i o n a lc r sg r e e d i l ye x t e n dt h e i r o w ns p e c t r u ms p a c ei no r d e rt om a x i m i z et h e i rr a t e sb ym e a n so ff d mo ri w f w h i c hl e a d st o n a s he q u i l i b r i u m b a s e do ne x i s t i n gd i f f e r e n te v o l u t i o n a r ys t r a t e g i e s ，w ei n t r o d u c eq l e a r n i n g a l g o r i t h mt os o l v ep d f i n a l l y , w ec o m p a r et h ep e r f o r m a n c e so ft h eq - l e a r n i n ga l g o r i t h ma n d d if f e r e n ts t r a t e g i e si nn o i s e - f r e ea n dn o i s ye n v i r o n m e n t st h r o u g hs i m u l a t i o na n dt h er e s u l t ss h o w t h a tt h eq - l e a r n i n ga l g o r i t h mi sa d v a n t a g ea n dv a l i d i t y w i t hq l e a r n i n ga l g o r i t h m ，c r sc a n c o m et oc o o p e r a t i o nf r o mc o m p e t i t i o n ，a n da c h i e v et h es o c i a lo p t i m a lp e r f o r m a n c eo fs p e c t r u m a l l o c a t i o n t h i r d ，c r ss t e pi n t os p e c t r u ma l l o c a t i o nb yo p p o r t u n i s t i cs c h e d u l i n gi n ad i s t r i b u t e d e n v i r o n m e n t a sar e s u l to ft h er a n d o ma r r i v a lo fp u sa n dt h et i m e v a r y i n gf a d i n gc h a n n e l i m p a c t i n go nt h ef i n a ls p e c t r u ma v a i l a b i l i t y , w ep r o p o s ef a i r , e f f i c i e n ta n di n t e r f e r e n c e - m i n i m u m s c h e m e s w ea p p l yt h ed i s c r e t e s t o c h a s t i ca p p r o x i m a t i o na l g o r i t h mt os e l e c ta no p t i m a l t r a n s m i s s i o nm o d e ，w h i c hc o n t a i n st h es e l e c t i o no fo p t i m a ls u b s e to ft h ec ru s e r sa n dt h e c h a n n e la l l o c a t i o n b yu s i n gt h er e s o u r c e so fs p a c e ，t i m ea n d 丘e q u e n c y ，w ef i n a l l yr e a l i z et h e s p e c t r u ms h a r i n g s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h eo p t i m a la p p r o x i m a t i o na n dt h eg o o dt r a d e o f f a m o n gr a t e ，f a i r n e s sa n di n t e r f e r e n c e t h el a s tp a r to ft h ep a p e ri ss u m m a r ya n da l s op o i n t so u td i r e c t i o n sf o rf u r t h e rr e s e a r c h k e y w o r d s ：c o g n i t i v er a d i o ，s p e c t r u ma l l o c a t i o n ，i t e r a t e dp r i s o n e r s d i l e m m a ，q - l e a r n i n g ， o p p o r t u n i s t i cs c h e d u l i n g l v 南京邮r 乜人学硕| 上研究生学位论文缩略语 a l l c a l l d c a b c d m a c r 缩略语 a l w a y sc o o p e r a t e a l w a y sd e f e c t c o o r d i n a t e da c c e s sb a n d c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c o g n i t i v er a d i o c o r v u s c o g n i t i v er a d i oa p p r o a c hf o r d s a d y s p a n f c c f d m a f f t g a g r i m g t f t i e e e i t i p i p d l w f m a c m i n l p n b s n p u s a g eo fv i r t u a lu n l i c e n s e ds p e c t r u m d y n a m i cs p e c t r u ma c c e s s d y n a m i cs p e c t r u ma c c e s sn e t w o r l ( s f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m g e n e t i ca l g o r i t h m g r i mt r i g g e r g e n e r o u st i t f o r t a t i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a la n d e l e c t r o n i c se n g i n e e r s i n t e r f e r e n c et e m p e r a t u r e i n t e r n e tp r o t o c o l i t e r a t e dp r i s o n e r sd i l e m m a i t e r a t e dw a t e rf i l l i n g m e d iu ma c c e s sc o n t r o l 总是合作 总是背叛 协调接入频段 码分多址 认知无线电 用于虚拟未注册频段的 认知无线电方法 动态频谱接入 动态频谱接入网络 美国联邦通信委员会 频分多址 快速傅里叶变换 遗传算法 触发策略 慷慨的针锋相对策略 美国电气电子 工程师学会 干扰温度 互联网协议 重复囚徒困境 迭代注水法 媒质接入控制 m i x e di n t e g e rn o n l i n e a rp r o g r a m m i n g 混合整数非线性规划问题 n a s hb a r g a i ns o l u t i o n n o n d e t e r m i n i s t i cp o l y n o m i a l v 纳什协商方案 非确定多项式 南京邮f u 人学硕l 研究生学位论文 缩略语 o f d m o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x i n g o f d m a o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n o s p 斟 p d p s d p 0 p u q o s r a n d r k r l s c f s i n r s m a s n r s p t f t d m a t f t u w b w l a n w r a n v c g m u l t i p l e x i n ga c c e s s o p p o r t u n i s t i cs c h e d u l i n g p a v l o v p r i s o n e r sd i l e m m a p o w e rs p e c t r a ld e n s i t y p a r e t oo p t i m a l p r i m a r yu s e r q u a l i t yo fs e r v i c e r a n d o m r a d i ok n o w l e d g e r e p r e s e n t a t i o nl a n g u a g e s p e c t r a lc o r r e l a t i o nf u n c t i o n s i g n a lt oi n t e r f e r e n c ea n dn o i s er a t i o s t a t i s t i c a l l ym u l t i p l e x e da c c e s s s i g n a lt on o i s er a t i o s p e c t r u mp o l i c yt a s kf o r c e t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t i t f o r - 厅f u l t r aw i d e b a n d w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k w i r e l e s sr e g i o n a la r e a n e t w o r k v i c k r e y - c l a r k e - - g r o v e sm e c h a n i s m v i 正交频分 复用技术 正交频分 多址接入 机会调度 巴甫洛夫策略 囚徒困境 功率谱密度 帕累托优化 主用户 服务质量 随机策略 无线电知识 描述语言 谱相关函数 信号干扰噪声比 统计复用接入 信号噪声比 频谱政策特别工作组 时分多址 针锋相对策略 超宽带无线技术 无线局域网 无线区域网 双价格机制 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：强日期：- 碜垒耸 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以 公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研 究生部办理。 研究生签名：邋 导师签名 南京b 学颇l 。 f ，生学位论zg 一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着信息时代的到来，无线服务和设备如移动通信、公共安全、广播电视以及越来越 多的新型无线业务的产生，使得无线频谱已成为越来越稀缺的资源。目前许多通信业务对 无线频谱的使用都必须有政府的专门频谱管理机构的授权，才能进入通信网络，因此那些 没有授权的频段如无线局域网w l a n 所在的24 g h z 2 4 8 4 g h z 等，在无线新技术的发展 中起着关键作用，成为许多重大革新的发源地。由此产生的一系列突破性的成功以及由之 带来的许多先进技术使得制定标准的组织( 如i e e e 、f c c 等) 开始分析当前频谱的 u 用 方式以试图提高无线频谱资源的利用率。目前，在现有频谱管理策略下的频谱使用分配如 图1 1 所示。 幽i - 1 频谱资源使h j 分配凹 从圈1 - 1 可以看出，现有的无线频谱管理采用的是严格管理的方式，即将可用频带根 据不同的通信业务需求划分为不同的频段，这些频段被十日应地授权给这些通信业务所使 用，其它没有被浚频段授权的业务不能使用该频段。为了提高现有频谱资源的管理效率， 2 0 0 2 年1 1 月f c c 发布了频曙政策特别工作组s p t f ( s p e c t r u mp o l i c yt a s kf o r c e ) 递交的 报告，目的在于改变现有的频谱管理方式，提高频谱利用率。如果我们对城市地区和乡村 偏远地区进行无线电频谱扫描，就会发现相比f c c 的固定频谱分配图i - 2 t “，图1 - 3 和图 1 4 表明了某些频段大部分时问旱是空闲的，一些频段只是有时被占用，剩余频段则被过 度使用。因此，我们可咀看出，现有频谱资源紧张问题的实质不是真的缺少可用频谱而足 南京旧u 人掌颂i ：f j f 究生学位论空 第一章绪论 存目前的频潜管理策略下，频 资源的低利用率导致了频蜡资源的“紧张”。根据f c c i ：1 ， 授权频段的利用率在时空上变化范围从1 5 6 o - + 8 5 ，有限的可用频谱和无效的利用使得机会 地平用当前存在的无线频谱资源这种新的通信范例成为必要【”。 图i - 2f c c 的蚓定频谱分配图 图1 0 纽约市区测量频谱占用结果 ( 来源：d a r p ax g ) 幽1 4 频谱- o i 州测鲑结果圈( 米源；s s c ) 同时，人们在研究如何有融利用频谱资源时提出了下一代网络( x gn e t w o r k ，n e x t g e n e r a t i o n n e t w o r k ) 的概念h i ，也被称为动惫频谱接入网络( d y s p a n ，d y n a m i cs p e c t r u m a c c e s s n e t w o r k ) 或者认知无线也网络( c rn e t w o r k ，c o g n i t i v e r a d i o n e t w o r k ) 1 5 1 + 在这种 新一代网络中，可以通过不干扰授权j _ | 户而随机接入的方式提高现有的频谱利用率。所渭 的认知无线电网络就是采用c r ( c o g n i t i v er a d i o ) 技术的新型无线通信刚络，c r 是解决 塑塞塑! 叁兰丝! ：型堕i 竺兰垡笙苎 笙二量笪堡 上述无线频谱低利用率实现动态频谱接入问题的最佳方案。它可以广泛应用于当前和未来 的移动通信网、w l a n 、w m a n 、w r a n 、各种特定用途的a dh o c 自组织网络和m e s h 网络中，c r 技术的具体特点将在2 2 节中详细介绍。 1 2 认知无线电网络概述 在本文开始之前，需要明确两个术语一主用户和次用户。不同的参考文献中对认知 无线电终端( 或系统) 的称谓有认知无线电用户( c o g n i t i v er a d i ou s e r ，c r u ) 、次用户 ( s e c o n d a r yu s e r , s u ) 、非授权用户等多种方式，本文中如果没有特别标示，则统一称之为 次用户。同样，对经购买或授权而拥有某段频谱使用权的用户，文献中的称谓有授权用户 ( l i c e n s e du s e r , l u ) 、主用户( p r i m a r yu s e r , p u ) 等，若本文中没有特别标示，则统一称 为主用户。 1 2 1 认知无线电网络功能和组成 采用c r 技术的无线通信网络即为认知无线电网络，这种新型的无线通信网络具有以 下四种基本功能： ( 1 ) 频谱感矢l ( s p e c t r u ms e n s i n g ) ：探测空闲的频谱。 ( 2 ) 频谱管l 里( s p e c t m mm a n a g e m e n t ) ：选择最适合用户需求的频谱。 ( 3 ) 频谱移动( s p e c t r u mm o b i l i t y ) ：在需要频谱切换时，保持通信的无缝过渡。 ( 4 ) 频谱分酉t ( s p e c t r u ma l l o c a t i o n ) ：在认知无线电用户间提供公平、合理的频谱接入机 制。 由于认知无线电网络必须具备这些基本功能，因此与原有静态频谱分配方式相统一的 通信协议体系必须做出相应的调整以适应新功能的需要。具备上述功能的认知无线电网络 体系结构如图1 5 所示，从图中可以看出，频谱感知与频谱分配共享主要集中在网络的下 两层，频谱管理与频谱移动的实现则需要应用层、传输层和路由层连同下两层的相互配合， 而跨层策略在这种新型网络结构中起着至关重要的作用。本文主要探讨的认知无线电频谱 分配调度技术主要集中在网络结构的下两层。 南京邮u 人学颇十日 宄生学位论史 第一帝绪论 c m “目一h m - “ 图1 5 认知无线屯网络功能与层次结构 下面，我们简要介绍认知无线电网络的体系架构。 图1 - 6 6 1 为基于动态频谱接入的认知无线电网络架构，是在现有网络基础之上按照授权 频段和非授权频段划分的。因此，网络中存在两种用户类型：授权用户( 主用户) 和非授 权用户( 次用户) 或认知用户 ，霪 i 嚣匆j 娶一l 一一q ，j 赢 ：” l ：! n 峰- m “ 臼， e i 的1 ，v ( v i ) ，存在一个贴现因子万 万， 1 ，= ( v l ，y 2 ，k ) 是一个特定的子博弈精炼纳什均衡结果。 无名氏定理说明，在无限重复博弈中，如果参与者有足够的耐心( 即万足够大) ，那么， 任何满足个人理性的可行的支付向量都可以通过一个特定的子博弈精炼纳什均衡得到。 4 帕累托最优 帕累托最优( p a r e t oo p t i m a l i t y ) 是博弈论中的重要概念，它也被称为帕累托效率或帕 累托优化。 帕累托最优是指资源分配的一种状态，在不使任何人境况变坏的情况下，而不可能再 使某些人的处境变好。另一个相关的概念是帕累托优化，它是指一种变化，在没有使任何 人境况变坏的前提下，使得至少一个人变得更好。一方面，帕累托最优是指没有帕累托改 进余地的状态；另一方面，帕累托优化是达到帕累托最优的路径和方法。帕累托最优是公 平与效率的“理想王国”。 本章至此，介绍了博弈论的基本概念和基本模型，重点介绍了纳什均衡及重复博弈的 概念与特点，为下文利用博弈论分析认知无线电频谱分配打下理论基础。 博弈论对于分析任何关于资源分配的策略选择问题都是有帮助的，而认知无线电中的 频谱分配问题也涉及到资源分配和策略选择等。而且，为使整个系统性能最优，频谱分配 不仅需要考虑其它c r 用户的策略对自身的影响，还要考虑自身策略对其它用户的干扰， 因此博弈论是分析解决认知无线电频谱分配的有效工具。 3 4 认知无线电频谱分配的囚徒困境模型分析 囚徒困境模型是非合作博弈论中最经典的模型，如表3 2 所示： 南京邮i u 人学硕l 研究生学位论文 第三章基- 于l l e 合作博弈论的认知无线电频谱分配研究 表3 - 2 囚徒困境关系表 淤 合作( c )背叛( d ) 博弈者1 合作( c ) ( r ，r 。)( 厶丁) 背叛( d ) ( 丁，z )( 尸，p 。) 在一个典型的囚徒困境中，参与博弈的两用户的策略选择只有如下两种情况：合作 ( c o o p e r a t i o n ) 或者背叛( d e f e c t ) 。博弈者有四种可能的回报：当博弈者选择不同的策略 时，对于合作者得到( l ) ，对于背叛者得到( t ) ；当博弈者选择相同的策略时，它们分别 得到回报( r ) 和( p ) 。一个严格的两用户囚徒困境形式由如下回报关系来定义【7 3 】： ( 1 ) 2 i t + l ；( 2 ) t r p l 。其中r 、t 、l 、p 是一些数值，分别表示回报( r e w a r d ) 、诱 惑( t e m p t a t i o n ) 、损失( l o s s ) 、惩罚( p u n i s h m e n t ) 。可以看出纳什均衡点为两个用户都 不合作，即( 惩罚p ，惩罚p ) ，因为在给定其它用户的行为时最好的策略就是背叛( t r 和p l ) ，这反映了个体理性和集体理性之间的矛盾和冲突。显然，一个更好的策略就是 共同合作( 由于i p ) 。而t + l r p l 。定义 跚，s n r 2 n n 彘删确 只+ 只 。一 ( 1 ) t r 由用户1 回报矩阵中： l 0 9 2 ( 1 + 导) 丧l 0 9 2 ( 1 + 矗) 只+ 咒 可得：( 1 + s n r w ) 口 l 0 9 2 ( 1 + 志) 可知，当9 2 1 o 时，上述不等式恒成立。 同理可知，当g j 2 只 0 时，丁 尸恒成立。 ( 3 ) r p 由用户1 回报矩阵中： 丧崦羽+ 矗纠叶志， 1 4 一丽s n r 2 l 一口l + 2 。6 v 虬 ( 4 ) r l