现代经济社会的飞速发展,刺激着我国高速铁路建设事业的日益更新。便捷、安全的列车成为人们日常出行首选的交通工具。现代多元化网络产品的蓬勃发展、手持终端的智能化,使得人们对于无线频谱的占有使用更加频繁。列车旅客分布密集,如此众多的频谱需求使无线电频谱资源的承载能力更加力不从心。处于认知无线电系统中的认知用户(Secondary User,SU)能够在授权用户(Primary User,PU)的可接受干扰范围内,以可观的经济补偿吸引授权用户积极参与频谱资源交易,从而伺机接入空闲频谱。博弈论是研究竞争个体间,策略相互作用下的最优决策理论。近年来,将其应用于认知无线电系统的频谱共享已成为研究热点。然而多数研究均是基于特定的理论模型,针对具体场景下的研究甚少;且对次用户传输的业务采用等同处理,这与实际情形下的频谱共享场景存在较大差异。针对上述研究存在的不足,本文分析、设计了高铁场景下的基于列车用户业务的认知频谱共享算法。并通过仿真分析,论证了算法的合理性与有效性。(1)传统的单侧网络覆盖模式在列车进行越区切换时,容易产生信号传输中断情形。针对该问题,本文基于高速铁路(High Speed Railways,HSRs)交织站址冗余覆盖模型,实现了从目标基站到列车用户的频谱共享;并将该过程分为两步:从目标基站到列车主体、从列车主体到列车用户个体。在不同阶段选择合适的博弈理论模型,分析具体的频谱共享使用问题。(2)从目标基站到列车主体的频谱共享过程中,不同目标基站相互竞价以获得相对较多的频谱共享机会,从而极大地提升自身经济收益。因此,本阶段采用经典的伯川德(Bertrand)博弈模型,考虑不同目标基站的当前网络负载状态、频谱属性差异(如频谱占用比、数据传输效率及不同主系统间的频谱替代性)对实际频谱共享结果的影响。在列车静止状态、主系统(授权网络)完全掌握对手策略信息条件下,分析了提供频谱服务的网络主体的最优策略及效益收入情况;并给出了列车运行过程中,主系统的最佳响应策略及收益。另外,在动态竞价模型下,采用新的分布式迭代算法,使得主系统的频谱策略迅速地收敛至较低定价,在保证主系统效益的同时,极大地提高了认知列车参与频谱共享的积极性。(3)从列车主体到用户个体间的频谱分配策略,需要满足不同次用户业务传输差异的需求。本阶段采用动态博弈算法,在列车主体自身拥有频谱数量有限的条件下,引入不同业务的目标传输速率值,使得承载不同业务的列车用户按照目标需求占比限制使用有限频谱资源;并采用差异化定价原则,使得频谱服务满意度较差的用户能够获得相对优惠的价格,均衡了列车用户间的传输收益满意度,实现了不同业务用户的相对公平性频谱共享。