认知无线电网络资源分配

《认知无线电网络资源分配--博弈模型与性能分析(精)》由徐友云、李大鹏、钟卫、高林所著，本专著从不同的认知无线电网络架构的角度讨论了基于博弈模型的资源分配方法的最新研究进展，并给出了性能分析。重点考虑三种认知无线电网络应用场景：基于基础设施的认知点无线网络、分布式认知无线网络、异构认知无线网络；紧紧围绕认知无线电网络资源分配问题，重点解决频谱分配问题，兼顾讨论功率分配、MIMO天线选择、网络选择等；以博弈论方法应用为主线，根据适应场景不同，有特色地提出拍卖、契约等拓展理论方法。

本书主要探讨如何利用博弈论方法解决认知无线电网络的资源分配问题，重点阐述三种典型认知无线电网络应用场景（即中心式、分布式和混合式）的资源分配博弈模型、均衡解及性能分析。第1章概述认知无线电网络资源分配问题的技术背景；第2章介绍博弈论基础；第3章针对中心式认知无线电网络，给出了认知MIMO博弈预编码、认知MIMO功率控制技术和基于拍卖和契约理论的频谱分配方法及合作频谱接入的问题；第4章针对分布式认知无线电网络，阐述多跳博弈动态频谱分配、多用户协同速率分配、分布式博弈MIMO预编码等；第5章针对混合式认知无线电网络，介绍异构协商式动态频谱接入、多卖家-多买家步进式频谱接入等资源分配方法。

徐友云，解放军理工大学通院无线通信教研中心副主任，教授，博士生导师；上海交通大学兼职教授,通信与信息系统专业博士生导师。从事无线移动通信及相关专业方向的专业基础课与专业课的教学工作，主讲的《数字移动通信》被评为获国家精品课程。无线网络多域认知理论体系研究，国家973计划子课题，主参。

   第1章 认知无线电网络概述 1
1.1 认知无线电基本概念 1
1.1.1 认知无线电的定义 1
1.1.2 认知无线电的特征 5
1.2 认知无线电关键技术 5
1.2.1 频谱感知技术 6
1.2.2 频谱分配技术 6
1.2.3 功率控制技术 7
1.3 认知无线电研究现状 8
1.3.1 国内外研究现状 8
1.3.2 标准化进程 11
1.4 认知无线电系统模型 13
1.4.1 认知无线电的体系结构 13
1.4.2 认知无线电的网络架构 16
1.5 认知无线电频谱共享模型 17
1.5.1 频谱共享方式 18
1.5.2 频谱接入方式 20
1.5.3 频谱使用方式 21
1.6 认知无线电频谱分配概述 21
1.6.1 频谱分配技术的分类 22
1.6.2 频谱分配技术的原则 23
1.6.3 频谱分配的关键技术 23
1.6.4 基于博弈论的频谱分配技术 24
1.6.5 基于竞价拍卖模型的频谱分配技术 26
第2章 博弈论基础 27
2.1 博弈论简介 27
2.1.1 博弈和博弈论 27
2.1.2 博弈的分类 27
2.2 非合作博弈 28
2.2.1 策略式博弈（Strategic Form Games） 28
2.2.2 重复博弈（Repeated Games） 31
2.2.3 S模博弈（S-modular Games） 33
2.2.4 潜博弈（Potential Games） 33
2.2.5 拍卖与契约博弈模型 36
2.3 合作博弈 39
2.3.1 合作博弈概述 39
2.3.2 联盟博弈的核 41
2.3.3 联盟博弈其他解的形式 44
2.4 博弈论应用的条件与方法 50
2.4.1 应用博弈论的方法 50
2.4.2 应用博弈论的条件 51
第3章 中心式认知无线电网络资源分配 53
3.1 功率控制博弈 54
3.1.1 收益函数与代价函数设计 54
3.1.2 认知无线网络中的功率控制博弈案例 59
3.2 博弈MIMO预编码 67
3.2.1 认知MIMO多接入系统中的机会频谱共享策略选择博弈 68
3.3 二级频谱市场模型 88
3.3.1 基于拍卖的动态频谱分配中二级用户收益最大化分析 89
3.3.2 基于契约的动态频谱接入 100
3.4 运营商合作频谱分配 120
3.4.1 联盟博弈模型 121
3.4.2 博弈核 123
3.4.3 博弈的核仁及夏普里值 124
3.4.4 不同解的概念下服务保证的最优选择 125
3.5 用户合作频谱接入 127
3.5.1 协作传输和二级频谱接入 127
3.5.2 支付转移联盟博弈模型及其解 130
3.5.3 非支付转移联盟博弈 134
3.5.4 计算博弈的解 136
3.5.5 系统的实现及仿真分析 141
第4章 分布式认知无线电网络资源分配 146
4.1 单跳认知无线电网络的动态频谱接入 146
4.1.1 系统模型描述 147
4.1.2 非合作博弈模型 148
4.1.3 均衡分析 149
4.1.4 收敛算法 152
4.2 多跳认知无线电网络的动态频谱接入 153
4.2.1 系统模型描述 153
4.2.2 混合博弈模型 154
4.2.3 均衡分析 155
4.2.4 收敛算法 162
4.2.5 性能仿真 164
4.3 多用户协同速率分配 167
4.3.1 信道模型与合作方案 167
4.3.2 接收端合作 168
4.3.3 发射机合作 171
4.4 分布式认知MIMO预编码博弈 179
4.4.1 系统模型 179
4.4.2 基于博弈论的有限反馈频谱共享策略选择 181
4.4.3 分布式算法 182
4.4.4 仿真分析 183
第5章 异构认知无线电网络资源分配 187
5.1 异构协商式动态频谱接入 187
5.1.1 系统模型描述 188
5.1.2 Stackelberg博弈建模 190
5.1.3 均衡分析 192
5.1.4 协议描述 194
5.1.5 仿真结果分析 195
5.2 多运营商异构网络中基于拍卖的动态频谱接入 196
5.2.1 频谱拍卖模型 196
5.2.2 频谱分配问题 198
5.2.3 频谱拍卖模型 199
5.2.4 步进式频谱拍卖 200
5.2.5 MAP均衡分析 204
5.2.6 仿真结果分析 208
5.3 面向服务的动态异构频谱接入 209
5.3.1 网络模型与问题阐述 210
5.3.2 相同频带服务中的频谱分配 211
5.3.3 不同频带服务的频带分配 214
5.3.4 性能评估 220
5.4 频谱云：基于会话的多跳认知无线网络频谱交易系统 221
5.4.1 网络模型 222
5.4.2 跨层限制条件下多跳认知无线网络最佳频谱交易 224
5.4.3 一种频谱交易中基于拍卖价格-速率需求比的启发式算法 228
5.4.4 性能分析 229
附录 本书中涉及的重要缩略语 234
参考文献 237