Abstract
Cognitive radio gives users the ability to switch channels and make use of dynamic spectrum opportunities. However, switching channels takes time, and may affect the quality of a user's transmission. When a cognitive radio user's channel becomes unavailable, sometimes it may be better waiting until its current channel becomes available again. Motivated by the recent FCC ruling on TV white space, we consider the scenario where cognitive radio users are given the foreknowledge of channel availabilities. Using this information, each user must decide when and how to switch channels. The users wish to exploit spectrum opportunities, but they must take account of the cost of switching channels and the congestion that comes from sharing channels with one another. We model the scenario as a game which, as we show, is equivalent to a network congestion game in the literature after proper and non-trivial transformations. This allows us to design a protocol which the users can apply to find Nash equilibria in a distributed manner. We further evaluate how the performance of the proposed schemes depends on switching cost using real channel availability measurements
چکیده
رادیو هوشمند به کاربران این قابلیت را می دهد تا بتوانند کانال ها را تغییر دهند و از مزایای طیف پویا بهره ببرند. اگر چه، تعویض کانال ها زمانبر است و می تواند بر روی کیفیت ارتباط کاربر تاثیر گذار باشد، اما گاهی بهتر است که صبر کنیم تا کانال فعلی آن دوباره آزاد گردد. بر اساس قانون گذاری جدید FCC بر روی فضای سفید تلویزیون، ما شرایطی را بررسی می کنیم که آزاد بودن کانال ها از پیش به کاربران خبر داده شده باشد. با استفاده از این اطلاعات، کاربران باید تصمیم بگیرند که از کدامیک از کانال ها استفاده کنند اما آنها باید هزینه ی تعویض کانال ها و ازدحامی که از اشتراک گذاشتن کانال ها با یکدیگر بوجود می آید را در نظر بگیرند. ما این سناریو را در قالب یک بازی مدل سازی می کنیم و همانطور که نشان می دهیم، با چند تبدیل مناسب و غیر بدیهی با یک بازی ازدحام شبکه هم ارز می شود. این کار به ما اجازه می دهد تا بتوانیم پروتکلی طراحی کنیم که کاربران می توانند با اعمال آن به تعادل نش (Nash) در شرایط توزیع یافته دست یابند. ما در ادامه به ارزیابی چگونگی وابستگی کارایی طرح های ارائه شده به هزینه های تعویض با استفاده از مقیاس های آزاد بودن کانال های حقیقی، می پردازیم.
1- مقدمه
با رشد بی سابقه تعداد دستگاه های همراه و خدمات بی سیم، طیف فرکانس رادیو به صورت روزافزونی ارزش خود را نشان می دهد. از یک طرف، بدست آوردن طیف جدید تخصیص نیافته بسیار سخت و زمانبر است. از طرف دیگر اندازه گیری های جدید نشان می دهد که بسیاری از باند های جواز داده شده فعلی عمدتا کم مورد استفاده واقع می شوند. با اجازه دادن به دستگاه های رادیویی هوشمند به دسترسی طیف های استانداردی که کمتر مورد استفاده واقع شدند – و در عین حال با حفاظت کار کرد جواز داران - ، تکنولوژی رادیو هوشمند قابلیت بسیار زیادی برای رفع کمبود طیف ها دارد...