基于博弈論的無線資源分配研究.pdf

1、正交頻分復用多址（OFDMA）系統(tǒng)已經(jīng)成為第四代移動通信的主流多址技術，將其與自適應技術相結合，能充分利用無線信道中的頻率分集和多用戶分集，提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率。博弈論是應用數(shù)學的重要分支，是研究具有競爭性質現(xiàn)象的數(shù)學理論和方法。將博弈論與無線通信系統(tǒng)相結合，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是基于博弈論為資源分配領域提供有價值的研究成果，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資源分配算法。

2、>　　 在比例公平研究領域，本論文首次將拍賣理論與比例公平準則相結合，采用最優(yōu)化理論對基于比例公平準則的目標函數(shù)進行深入分析，詳細討論資源分配過程中隱含的經(jīng)濟學含義。結合拍賣理論給出基于優(yōu)先級拍賣的理論框架，并據(jù)此提出基于優(yōu)先級拍賣的資源調(diào)度方案。仿真結果表明，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，將比例公平因子設定為特定值時，所提方案還能實現(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域，本論文克服前人僅局限于某個特定目標函數(shù)進行設計算法的缺陷，采用最優(yōu)化理論、合作博弈論和矩陣論尋找多個目標函數(shù)共性。與前人工作最大的不同是，本文重新定義了博弈過程中參與人的概念，提出多個具有創(chuàng)新性的概念、結論以及博弈思路，并據(jù)此提出統(tǒng)一資源分配方案--同時議價方案。仿真結果表明，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，實現(xiàn)納什公平準則、最大-最小公平準則的資源調(diào)

4、度需求，并能克服前人提出的實現(xiàn)納什公平算法中的不收斂問題，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程中，本論文主要針對快速衰落信道情形下的通信過程進行分析。依照中斷理論中的信道建模過程，將信道分解成快速衰落和慢速衰落兩部分，對信道在時間域采用二維建模。以最優(yōu)化理論為分析工具，對發(fā)射功率限制進行放縮，并采用博弈論中的剩余函數(shù)對目標函數(shù)的最優(yōu)解進行分析。在將上述分析過程推廣到離散數(shù)據(jù)塊情

5、形，修正剩余函數(shù)的概念，設計出迭代剩余函數(shù)平衡算法，實現(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，為應用博弈論研究更復雜的中斷問題做好了理論鋪墊。
　　 在抑制多小區(qū)干擾的研究領域，本論文重點討論小區(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)間干擾對系統(tǒng)總容量的影響規(guī)律，繼而將研究結論推廣到多載波情形。根據(jù)上述理論分析成果設計出分布式干擾抑制算法，使得每個小區(qū)獨立負責本小區(qū)用戶的資源調(diào)度

6、過程，并且基站控制器負責收集各個小區(qū)的分配信息。通過采用適當?shù)姆椒?，基站控制器對各個子載波在各個扇區(qū)的使用情況進行判斷、調(diào)整，以找到合適的納什均衡點。仿真結果表明，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，為無線通信系統(tǒng)節(jié)省更多的功率。
　　 在認知無線電系統(tǒng)的頻譜共享領域，本論文主要研究前人沒有涉及的基于OFDM的認知無線電系統(tǒng)的頻譜共享方案。通過采用干擾溫度模型對主用戶受到的干擾進行保護，并將每個認