基于势博弈的认知全双工中继选择策略研究

计算机工程与科学

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基于势博弈的认知全双工中继选择策略研究

李召义，刘占军，薛亚茹，刘红霞

（重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室，重庆 400065）

收稿日期:2018-01-02 修回日期:2018-03-22 出版日期:2019-02-25 发布日期:2019-02-25

A cognitive full-duplex relay selection

strategy based on potential game

LI Zhaoyi,LIU Zhanjun,XUE Yaru,LIU Hongxia

(Chongqing Key Laboratory of Mobile Communications,

Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China)

Received:2018-01-02 Revised:2018-03-22 Online:2019-02-25 Published:2019-02-25

摘要/Abstract

摘要：

在对主用户干扰功率限制、自干扰限制和总功率干扰限制的网络中，针对认知中继选择算法复杂度较高的问题，提出基于势博弈理论的认知全双工协作网络下中继选择策略。认知中继选择问题被建模为使用认知协作网络的系统速率作为共同效用函数的势博弈模型，并分析出在没有不可行策略集信息的前提下，所提的博弈可以保证纯策略纳什均衡（NE）的存在性和可行性条件。在此基础上，给出全双工中继选择迭代算法，并对算法的复杂度进行讨论。仿真分析表明，所提算法在较低复杂度的情况下，能够获得最优或者接近最优速率的性能，并与传统的半双工中继模式相比，性能也有明显提升。

关键词: 认知协作网络, 全双工中继选择, 势博弈, 纯策略纳什均衡, 复杂度

Abstract:

Aiming at the high complexity of the cognitive relay selection strategy algorithm in cognitive collaborative networks under the interference power constraint from secondary users to the primary receivers, the selfinterference constraint at each secondary relay and the total power constraint for the secondary system, we propose a full duplex relay selection strategy based on potential game. The relay selection problem is modeled as a potential game where the total rate of cognitive collaborative networks is regarded as the common utility function. Then the game model is analyzed. On the premise of the absence of the information of the infeasible strategy sets, we solve the conditions which guarantee the existence and feasibility of the pure Nash Equilibrium (NE) in the proposed game. Furthermore, in order to achieve a pure strategy NE, we propose a cognitive fullduplex relay iterative algorithm, and discuss the complexity of the proposed algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm can obtain a performance of optimal or near optimal rate with low complexity, and achieve a significant performance gain compared with the traditional half duplex mode.

Key words: cognitive collaboration network, fullduplex relay selection, potential game, pure strategy Nash Equilibrium(NE), complexity

李召义，刘占军，薛亚茹，刘红霞. 基于势博弈的认知全双工中继选择策略研究[J]. 计算机工程与科学.

LI Zhaoyi,LIU Zhanjun,XUE Yaru,LIU Hongxia.

A cognitive full-duplex relay selection

strategy based on potential game

[J]. Computer Engineering & Science.

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基于势博弈的认知全双工中继选择策略研究

A cognitive full-duplex relay selection

strategy based on potential game

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