混合overlay/underlay频谱共享优化：基于排队模型的研究

"该研究基于排队模型探讨了混合overlay/underlay频谱共享的优化策略，旨在提高认知无线电网络中授权频谱的利用率，为用户提供优质服务。通过建立认知用户传输时间服从二相阶超指数分布的排队模型，分析了系统的稳态分布。在收益-支出框架下，分别考虑了可视和不可视情况下的认知用户策略，包括个体最优策略和纳什均衡策略。研究还提出了认知用户使用授权频谱的接入费用方案，以实现社会收益最大化和授权频谱收入最大化。数值实验验证了策略的合理性和收费方案的有效性，结果显示混合overlay/underlay频谱共享方式的社会最优策略能够更稳定、高效地利用频谱资源。" 在认知无线电网络中，频谱共享是一种有效利用频谱资源的方法。混合overlay/underlay频谱共享策略结合了两种共享模式的优点，overlay模式允许认知用户在不干扰授权用户的情况下使用频谱，而underlay模式则允许在满足一定干扰阈值条件下共享。本研究引入了排队博弈理论，这是一种用于处理随机服务系统中竞争和交互的数学工具。 首先，研究者构建了一个特殊的排队模型，其中认知用户的传输时间遵循二相阶超指数分布。这种分布考虑了传输过程中的随机性和复杂性，有助于更准确地模拟实际网络环境。通过对排队模型的深入分析，他们得出了模型的稳态分布，这是理解系统性能和优化策略的基础。 接着，研究聚焦于认知用户的策略选择。在可视情况下，用户能够直接观察到授权用户的活动，可以采取个体最优策略以最大化自己的利益。而在不可视情况下，用户无法直接感知授权用户的状态，因此需要寻找纳什均衡策略，即在所有用户都理性决策时的稳定策略。 此外，研究提出了一个接入费用方案，旨在平衡社会收益和社会成本。这一方案的目标是最大化授权频谱的收入，同时确保社会整体福利最优。通过数值实验，研究人员展示了不同策略之间的相互作用，并证明了所提出的收费方案是合理的。 最后，通过比较混合overlay/underlay、overlay和underlay三种频谱共享方式下的社会最优收益，研究发现混合模式在频谱资源利用上具有更高的稳定性和效率。这表明混合策略在复杂网络环境中可能更为优越，能够更有效地协调授权用户和认知用户之间的竞争，同时提升整个网络的性能和用户体验。