基于动态博弈纳什均衡及合谋策略的认知无线电网络频谱共享问题的研究马松君

1、 基于动态博弈、纳什均衡及合谋策略的认知无线电网络频谱共享问题的研究马松君0120349041主要内容CR和频谱交易系统模型频谱价格博弈仿真分析结论1 CR和频谱交易频谱资源 静态频谱分配： 1.1 认知无线电(CR)动态频谱分配： 次用户频谱感知能力资源稀缺利用率低，低至15% 主用户(PU)：被授权使用某段频谱次用户(SU): 临时占用、或共享主用户的频谱认知无线电!机会频谱接入模型Spectrum Overlay并行频谱接入模型Spectrum Overlay1 CR和频谱交易1.1 认知无线电(CR)1 CR和频谱交易1.1 认知无线电(CR)频谱感知原理间接感知直接感知1 CR和频谱

2、交易1.1 认知无线电(CR)1 CR和频谱交易1.2 频谱交易有效分配频谱资源经济学：Game理论Bertrand Game求解：纳什均衡（Nash Equilibrium）静态Bertrand博弈动态Bertrand博弈合谋重复博弈（Collusion and Repeated Game）2 系统模型2.2 无线传输模型接收机信噪比目标比特错误率（BER）2.1 主用户与次用户传输效率2 系统模型 寡头市场中，卖家通过控制商品量与价格与其他公司竞争，每个卖家的决策均与其他卖家相关。2.3 寡头竞争和Bertrand博弈Bertrand博弈模型描述该竞争机制3 频谱价格竞争与解决损失函数：次

3、用户频谱增益函数：用主用户QoS退化表示主用户频谱共享的损失频谱需求函数3.1 有关函数3 频谱价格竞争与解决 给定其他主用户价格策略集 ，主用户i最佳响应函数定义为： 参与者为各个主用户，每个参与者的策略为单位频谱价格 ，主用户i的报酬指卖掉频谱的净收益。纳什均衡来求解该博弈模型。求解方程组3.2 Bertrand博弈模型净收益：均衡解：3 频谱价格竞争与解决(1)策略已知 实际的CR中，主用户可能不知道其他主用户的收益情况和策略。因此，每个主用户应该能够从其他用户的历史策略和收益进行学习。这样就需要借助分布价格调整算法使得价格逐渐达到纳什均衡。(2)策略未知学习速率3.3 动态Bertra

4、nd博弈3 频谱价格竞争与解决 纳什均衡总收益 最大总收益为了得到最大的总体收益，主用户之间就要相互合作3.5 主用户总收益最大化3.4 动态博弈稳定性稳定条件： 特征值满足3 频谱价格竞争与解决， 主用户擅自改变策略最优价格平衡不稳定重复博弈-合谋*引用惩罚机制-防止任何主用户擅自改变策略3.5 合谋重复博弈重复博弈3 频谱价格竞争与解决如果合谋永远存在，主用户i的长期收益为：有主用户背离原先的价格，长期收益：合谋长期存在条件：3.5 合谋重复博弈 分别表示主用户i的最优价格、背离价格和纳什均衡价格， ，4 数值分析仿真条件主用户2个次用户1个每个主用户可用频带宽度每个主用户终端连接数目标比特错误率收益与损失权对于动态过程，初始价格4 数值分析1.最佳响应函数与纳什均衡2.纳什均衡的动态收敛性，3.稳定区域分析：不同学习速率下的稳定区域4.纳什均衡的不足：纳什均衡点与最佳收益比较4 数值分析5.主用户合谋:纳什均衡价格、最优价格和偏离价格4 数值分析主用户1的收益与定价的关系不同信道质量下纳什平衡点处主用户收益情况不同信道质量条件下纳什平衡价格不同主用户数量下的价格情况4 数值分析结论认知无线电：频谱有限、提高利用率频谱交易：频谱分配方式系统模型：