基于博弈論的無(wú)線資源分配研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用多址（OFDMA）系統(tǒng)已經(jīng)成為第四代移動(dòng)通信的主流多址技術(shù)，將其與自適應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，能充分利用無(wú)線信道中的頻率分集和多用戶分集，提升無(wú)線通信系統(tǒng)的頻譜效率。博弈論是應(yīng)用數(shù)學(xué)的重要分支，是研究具有競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論和方法。將博弈論與無(wú)線通信系統(tǒng)相結(jié)合，能夠產(chǎn)生新的研究思路和資源分配算法。本博士論文的主要貢獻(xiàn)是基于博弈論為資源分配領(lǐng)域提供有價(jià)值的研究成果，包括提出創(chuàng)新性的概念、具有普遍意義的分析思路和多個(gè)資源分配算法。

2、>　　 在比例公平研究領(lǐng)域，本論文首次將拍賣理論與比例公平準(zhǔn)則相結(jié)合，采用最優(yōu)化理論對(duì)基于比例公平準(zhǔn)則的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行深入分析，詳細(xì)討論資源分配過(guò)程中隱含的經(jīng)濟(jì)學(xué)含義。結(jié)合拍賣理論給出基于優(yōu)先級(jí)拍賣的理論框架，并據(jù)此提出基于優(yōu)先級(jí)拍賣的資源調(diào)度方案。仿真結(jié)果表明，基于拍賣理論的資源分配算法能夠滿足上行OFDMA系統(tǒng)的比例公平調(diào)度要求，將比例公平因子設(shè)定為特定值時(shí)，所提方案還能實(shí)現(xiàn)納什公平、最大-最小公平，表明了研究成果的普遍意義。

3、>　　 在OFDMA系統(tǒng)的統(tǒng)一資源分配策略研究領(lǐng)域，本論文克服前人僅局限于某個(gè)特定目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)算法的缺陷，采用最優(yōu)化理論、合作博弈論和矩陣論尋找多個(gè)目標(biāo)函數(shù)共性。與前人工作最大的不同是，本文重新定義了博弈過(guò)程中參與人的概念，提出多個(gè)具有創(chuàng)新性的概念、結(jié)論以及博弈思路，并據(jù)此提出統(tǒng)一資源分配方案--同時(shí)議價(jià)方案。仿真結(jié)果表明，統(tǒng)一資源分配方案不僅能在大多數(shù)情況下優(yōu)于已知頻譜效率最高的算法，實(shí)現(xiàn)納什公平準(zhǔn)則、最大-最小公平準(zhǔn)則的資源調(diào)

4、度需求，并能克服前人提出的實(shí)現(xiàn)納什公平算法中的不收斂問(wèn)題，表明統(tǒng)一資源分配策略研究的廣泛意義。
　　 在基于部分信道狀態(tài)信息的資源分配策略研究過(guò)程中，本論文主要針對(duì)快速衰落信道情形下的通信過(guò)程進(jìn)行分析。依照中斷理論中的信道建模過(guò)程，將信道分解成快速衰落和慢速衰落兩部分，對(duì)信道在時(shí)間域采用二維建模。以最優(yōu)化理論為分析工具，對(duì)發(fā)射功率限制進(jìn)行放縮，并采用博弈論中的剩余函數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解進(jìn)行分析。在將上述分析過(guò)程推廣到離散數(shù)據(jù)塊情

5、形，修正剩余函數(shù)的概念，設(shè)計(jì)出迭代剩余函數(shù)平衡算法，實(shí)現(xiàn)了非精確信道情形下的最優(yōu)資源調(diào)度。剩余函數(shù)理論是本章研究的核心，為應(yīng)用博弈論研究更復(fù)雜的中斷問(wèn)題做好了理論鋪墊。
　　 在抑制多小區(qū)干擾的研究領(lǐng)域，本論文重點(diǎn)討論小區(qū)間不交互信息前提下的分布式干擾抑制方案。首先分析單載波情形小區(qū)間干擾對(duì)系統(tǒng)總?cè)萘康挠绊懸?guī)律，繼而將研究結(jié)論推廣到多載波情形。根據(jù)上述理論分析成果設(shè)計(jì)出分布式干擾抑制算法，使得每個(gè)小區(qū)獨(dú)立負(fù)責(zé)本小區(qū)用戶的資源調(diào)度

6、過(guò)程，并且基站控制器負(fù)責(zé)收集各個(gè)小區(qū)的分配信息。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)姆椒?，基站控制器?duì)各個(gè)子載波在各個(gè)扇區(qū)的使用情況進(jìn)行判斷、調(diào)整，以找到合適的納什均衡點(diǎn)。仿真結(jié)果表明，本文提出的算法能夠顯著提升傳統(tǒng)分布式方案的頻譜效率和歸一化頻譜效率，為無(wú)線通信系統(tǒng)節(jié)省更多的功率。
　　 在認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的頻譜共享領(lǐng)域，本論文主要研究前人沒(méi)有涉及的基于OFDM的認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的頻譜共享方案。通過(guò)采用干擾溫度模型對(duì)主用戶受到的干擾進(jìn)行保護(hù)，并將每個(gè)認(rèn)