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频谱资源作为一种稀缺的资源,一直是无线通信关注的焦点,随着无线新技术的飞速发展,出现了很多可选的无线接入技术,并将在未来的无线通信网络中长期共存,虽然针对频率稀缺问题已提出空间、时间、频率和编码等复用方式,但频率带宽的瓶颈依然广泛存在。随着全球移动互联网业务的快速发展,宽带业务用户的迅速增长,网络数据流量成倍增长,频谱资源稀缺问题将变得更加严重,有限的频率资源和不断发展的业务之间的矛盾会越来越突出。但是,另一方面,由于采取固定分配频谱制度,频率资源在时间、空间等方面存在不同程度的闲置,即使在一些比较拥挤的频段,实际的频率利用率也并不高。因此,有必要研究更加有效的动态频谱管理技术,实现频谱利用最大化。本文提出了一种基于博弈论的动态频谱管理方案,主要围绕频谱共享策略进行研究,目的是提高频率利用率,实现频谱收益的最大化。论文的主要工作包括:(1)针对动态频谱管理的核心技术问题:用户间频谱共享策略,基于博弈论中的效用函数,建立动态频谱共享模型,提出了基于博弈论的频谱有偿使用方法;(2)从效用函数的角度出发,对比分析了基于最大化频谱效益,最大化系统吞吐量,最小化系统干扰水平,保证用户公平性等不同效用函数,分别采用不同的博弈模型的频谱共享算法的性能;(3)针对现有基于Cournot博弈的共享模型的局限,提出了一种经过改进的周期性的借方竞争模型,研究了网络环境下频谱提供方和频谱租借方之间共享频谱的最佳定价方法;(4)设计了一种优化的频谱共享算法,通过引入渴望系数,能够对网络频谱资源的竞争程度进行量化评估,以便根据网络频谱竞争的激烈程度,采取有针对性的频谱共享策略,实现频谱利用的最大化。论文重点研究了分别在静态博弈和动态博弈的条件下,频谱租借方请求频谱带宽的策略,以及获得最大频谱收益的技术方法。最后在MATLAB环境中对算法的静态博弈和各参数对最佳收益函数的影响程度进行了仿真分析。研究结果表明,基于博弈论的频谱共享策略对网络中绝大多数的频谱租借方均比较公平,符合通信系统频谱利用的整体利益,同时能够有效降低系统中干扰水平。与此同时,通过频谱交易过程中的租借博弈模型,简化了复杂网络中用户间的频谱共享机制,能够实现多用户之间的动态频谱共享,将频谱提供方和频谱租借方之间的频谱租借和交易行为,通过最大化频谱收益的效用函数来进行约束,解决了频谱租借方之间无序的竞争行为,最大限度地维护了网络环境和频谱共享的公平性。