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随着现代无线通信技术的发展,频谱需求量激增,频谱资源的分配已趋于饱和。然而频谱作为有限稀缺资源,却并未得到充分利用,究其原因是现有的无线频谱多采用静态固定的分配方式,认知无线电的提出解决了这一问题。认知设备通过动态感知无线电环境并根据环境变化自适应调整系统参数等捷变特性,使认知用户发现并接入空闲频谱,共享授权用户的频谱资源,从而提高了频谱利用率,同时也增加了频谱所有者的收益。 本文就频谱共享中的两个关键问题——频谱分配和功率控制展开研究。首先对认知无线电中的主用户系统间的频谱定价博弈进行了研究,以主用户收益最大化为目标,基于博弈论中的效用函数,描述了主用户间频谱定价竞争行为,建立了Bertrand动态博弈模型。证明了纳什均衡的存在性和唯一性,并对均衡点取得的条件进行了研究分析,从而得到了优化的主用户频谱定价方案。此外针对可能存在的频谱交易安全问题,即认知用户可能违规占用主用户信道带宽,本文制定了违规惩罚策略,依据认知用户的违规程度征收罚金,保证了系统正常有序的运转,进而保证了主用户的收益。 为提高网络系统容量,减小认知用户间的干扰,本文将分布式功率控制建模成非合作的博弈过程。针对认知用户自适应频谱接入特点以及用户对BER的不同要求,设计了基于QoS的非合作博弈算法。同时考虑认知用户系统资源分配的公平性问题,重新设计了代价函数,并添加了动态调节因子,实现在保证接入用户SINR条件下,最大化网络吞吐量,仿真结果证明了算法的优越性。