认知无线电网络中基于随机学习博弈的信道分配与功率控制-电子学报.PDF

第１２期 电　　子　　学　　报 Ｖｏｌ．４６　Ｎｏ．１２ ２０１８年１２月 ＡＣＴＡＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ｄｅｃ．　２０１８ 认知无线电网络中基于随机学习博弈的 信道分配与功率控制 １，２ １ １ １ 汪志勇 ，张沪寅 ，徐　宁 ，郝　圣 （１武汉大学计算机学院，湖北武汉，４３００７２；２湖北科技学院计算机科学与技术学院，湖北咸宁，４３７１００） 　　摘　要：　传统的认知无线电频谱分配算法往往忽略节点的传输功率对网络干扰的影响，且存在节点间交互成本 高的问题．为此，通过量化传输功率等级，以最大化弹性用户收益为目标，构建联合频谱分配与功率控制非合作博弈模 型，证明了该博弈为严格潜在博弈且收敛到纳什均衡点．进一步，将随机学习理论引入博弈模型，提出了基于随机学习 的策略选择算法，并给出了该算法收敛到纯策略纳什均衡点的充分条件及严格证明．仿真结果表明，所提算法在少量 信息交互前提下能获得较高的传输速率，并提升用户满意度． 关键词：　认知无线电网络；随机学习；博弈论；信道分配；功率控制 中图分类号：　ＴＰ３９３　　　文献标识码：　Ａ　　　文章编号：　０３７２２１１２（２０１８）１２２８７００８ 电子学报ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｊｏｕｒｎａｌ．ｏｒｇ．ｃｎ　 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０３７２２１１２．２０１８．１２．００８ ＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｎｄＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎ ＳｔｏｃｈａｓｔｉｃＬｅａｒｎｉｎｇＧａｍｅｉｎＣｏｇｎｉｔｉｖｅＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋｓ １，２ １ １ １ ＷＡＮＧＺｈｉｙｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧＨｕｙｉｎ，ＸＵＮｉｎｇ，ＨＡＯＳｈｅｎｇ （１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ４３００７２，Ｃｈｉｎａ； ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎｎｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ４３７１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｇｎｉｔｉｖｅｒａｄｉｏｓｐｅｃｔｒｕｍａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｔｅｎｄｔｏｉｇｎｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｗ ｅｒｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｈａｖｅｔｈｅｄｒａｗｂａｃｋｏｆｈｉｇｈｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｃｏｓｔｂｅｔｗｅｅｎｎｏｄｅｓ．Ｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｂｙ ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｗｅｒｌｅｖｅｌｓ，ｗｅｆｏｒｍｕｌａｔｅｔｈｅｃｈａｎｎｅｌａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｂｌｅｍａｓａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｎｏｎ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｇａｍｅ，ｉｎｗｈｉｃｈｅａｃｈｓｅｃｏｎｄｕｓｅｒ’ｓｐｕｒｐｏｓｅｉｓｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｔｒａｆｆｉｃｒｅｗａｒｄｓ．Ｆｏｒｍａｌｌｙ，ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｇａｍｅｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅａｎｅｘａｃｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｇａｍｅａｎｄｃｏｎｖｅｒｇｅｓｔｏＮａｓｈｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ（ＮＥ）ｐｏｉｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｌｅａｒｎｉｎｇｔｈｅｏｒｙｉｎｔｏｇａｍｅｍｏｄｅｌ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｓｔｒａｔｅｇｙｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａ