Device-to-device (D2D) communication that allows proximity users to communicate directly has been recently proposed to improve spectral efficiency of cellular networks. In this paper, we assume a cellular network consisting of multiple cellular user equipments (CUEs), which are the primary users, and a cognitive D2D pair, which is the secondary user. The D2D pair needs a bandwidth for data transmission that can be obtained via spectrum trading. We introduce a bandwidth-auction game for the spectrum trading problem. The base station (BS) and CUEs are able to sell their spectrum or share it with the D2D pair, which allows the D2D pair to operate in orthogonal sharing, cellular, or non-orthogonal sharing (NOS) modes. Operation of the D2D pair in the NOS mode causes interference to the CUEs, which is possible under low interference condition. In the auction, the D2D pair can buy its required spectrum from three different service providers (SPs) corresponding to each mode that operateon different frequency spectrums. The D2D pair bids a price bandwidth demand curve and the SPs offer a price-demand supply curve. Since each player is not aware of the strategy of other players in practical scenarios, the game is assumed to be an incomplete information repeated one. A best response based learning method is proposed for the decision making procedure of all players, the D2D pair and SPs. It is shown that the proposed method converges to the Nash equilibrium (NE) point of the game more rapidly than the state-of-the-art methods when the game is played repeatedly. The sensitivity of the proposed method to the learning rate variable is also less than the state-of-the-art methods and hence can be considered as a robust one.


翻译:允许近距离用户直接交流的设备到设备通讯( D2D) 工具到设备通讯( D2D) 最近有人提议要提高蜂窝网络的光谱效率。 在本文中, 我们假设一个蜂窝网络, 由多个主要用户的蜂窝用户设备( CUEs) 和第二个用户的认知D2D配对组成。 D2D配对需要带宽的传输数据可以通过频谱交易获得。 我们为频谱交易问题引入了一个带宽拍卖游戏。 基站( BS) 和 CUEs 能够出售他们的频谱或与 D2D 配对进行共享。 D2D配对可以让 D2 配对的游戏配对以快速分享、 蜂窝或非垂直共享模式运行。 NOS 模式中的D 配对 D2 配对的D 配对操作为数据传输数据传输数据传输的带宽比运行不同频谱的三种不同的服务供应商( SPs) 。 D2 配对一个价格带宽的配对在游戏中选择一个更快速的游戏需求曲线曲线, 在游戏中, 每个游戏中选择一个不完全的游戏中, 选择一个方向的游戏的策略是一种方法。

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