基于博弈論的無線網(wǎng)絡(luò)資源分配算法研究.pdf

1、協(xié)作中繼作為無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以有效提高無線通信網(wǎng)絡(luò)性能，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。然而在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間普遍存在自私性，這些節(jié)點(diǎn)并不希望貢獻(xiàn)自身資源去參與協(xié)作中繼。對(duì)于這種自私性無線協(xié)作中繼系統(tǒng)，通信的性能在很大程度上依賴于系統(tǒng)資源的優(yōu)化分配。因此必須設(shè)置良好的激勵(lì)機(jī)制以使自私節(jié)點(diǎn)能積極自愿的參與協(xié)作中繼。博弈論是一種研究自私個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)以及協(xié)作問題的數(shù)學(xué)工具，已被證明可以有效解決自私性無線節(jié)點(diǎn)協(xié)作中繼的資源分配問題。本論文

2、基于博弈論和放大再轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，針對(duì)三種非對(duì)稱協(xié)作中繼基礎(chǔ)模型的功率資源分配，進(jìn)行了相關(guān)算法的研究，給出了具體的協(xié)作資源分配策略。
　　多源-單中繼:不僅考慮中繼節(jié)點(diǎn)的自私性，同時(shí)從多個(gè)源節(jié)點(diǎn)的自私性出發(fā)，對(duì)目前研究普遍應(yīng)用的資源定價(jià)策略做出改進(jìn)，給出了針對(duì)不同源節(jié)點(diǎn)的不同價(jià)格策略。將中繼對(duì)各源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作功率分配建模為源節(jié)點(diǎn)間的非協(xié)作博弈，通過分布式求解算法求得納什均衡功率解。納什均衡功率分配策略即為最優(yōu)分配策略，但不滿足帕累托有效性

3、，改進(jìn)后的帕累托占優(yōu)解可確保最大化所有源節(jié)點(diǎn)的總效用。最后仿真證明，此方案有效解決了源節(jié)點(diǎn)間的自私性，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。
　　單源-多中繼:對(duì)于多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)作為賣方互相競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)，單個(gè)源節(jié)點(diǎn)有優(yōu)先權(quán)定下協(xié)作資源價(jià)格。協(xié)作資源在中繼間的分配，可建模為中繼協(xié)作博弈的納什議價(jià)解問題。目前的研究基本是以節(jié)點(diǎn)間對(duì)于互相信息的完全掌握為背景，過于理想化。本文考慮了信息掌握的不對(duì)稱性，最終給出了非對(duì)稱納什議價(jià)分配策略。納什議價(jià)解的求解最終轉(zhuǎn)化為拉

4、格朗日乘子的求解，依賴梯度下降算法可以求出。仿真結(jié)果體現(xiàn)了不同信息背景下，資源分配的有效性和公平性的統(tǒng)一。
　　多源-多中繼:針對(duì)這種較復(fù)雜系統(tǒng)模型，一般是在前兩種模型研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行分析研究。本文考慮中繼和源之間的付出與回報(bào)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)中的買賣博弈模型出發(fā)，將瓦爾納斯均衡策略應(yīng)用于本系統(tǒng)中。應(yīng)用分布式上升機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)算法，求出中繼資源價(jià)格的瓦爾納斯均衡價(jià)格解。仿真結(jié)果證明，系統(tǒng)存在瓦爾納斯均衡收斂解，并且此時(shí)中繼的功率資源能得到