采用博弈论的认知无线网络主用户和不可信任次用户的协作策略

马亚燕,王保云

(南京邮电大学通信与信息工程学院, 210003, 南京)



采用博弈论的认知无线网络主用户和不可信任次用户的协作策略

马亚燕,王保云

(南京邮电大学通信与信息工程学院, 210003, 南京)

针对认知无线网络中不可信任的次用户发送者(ST)会对主链路进行窃听的问题,以将主用户发送者(PT)和ST之间的敌对关系转化为协作关系为目的,提出2种采用博弈论的协作策略:斯塔伯格策略及其改进策略——双层博弈策略。在斯塔伯格策略中,ST工作于半双工模式,和窃听相比,它更希望传送数据,因此PT轮流和每个ST进行斯塔伯格博弈,选择对未被选中的ST(即潜在的窃听者)产生更多干扰的ST一起使用授权频段发送数据。为促进ST之间的竞争,将斯塔伯格策略扩展为双层博弈策略,外层仍是斯塔伯格策略,PT将所有的ST看作一个整体进行博弈;内层拍卖博弈中,每个ST尽可能提高安全速率来赢得接入授权频段的机会,PT则选择能提供最高安全速率的ST进行合作,因此它能够获得更高的收益。仿真结果表明,在这2种策略作用下,主链路的安全速率分别提高了63%和68%,ST接入授权频段的概率分别为56%和71%。

认知无线网络;博弈论;合作;安全

随着无线通信业务需求的爆炸式增长,频谱资源匮乏的问题变得日益严重。认知无线电技术允许次用户在不影响其他授权主用户正常通信的前提下复用稀缺的频谱资源,因此与传统的固定频谱分配方式相比提高了系统的频谱效率[1]。然而,由于无线信道的广播特性,认知无线电技术在提高频谱利用率同时也面临着严重的通信安全问题[2]。……