發(fā)布時間：2017-05-20 08:00

  本文關鍵詞：基于博弈論的無線網絡資源分配算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：協作中繼作為無線移動通信網絡中的關鍵技術之一,可以有效提高無線通信網絡性能,擴展網絡覆蓋范圍。然而在現實網絡中,節(jié)點間普遍存在自私性,這些節(jié)點并不希望貢獻自身資源去參與協作中繼。對于這種自私性無線協作中繼系統,通信的性能在很大程度上依賴于系統資源的優(yōu)化分配。因此必須設置良好的激勵機制以使自私節(jié)點能積極自愿的參與協作中繼。博弈論是一種研究自私個體間競爭以及協作問題的數學工具,己被證明可以有效解決自私性無線節(jié)點協作中繼的資源分配問題。本論文基于博弈論和放大再轉發(fā)協議,針對三種非對稱協作中繼基礎模型的功率資源分配,進行了相關算法的研究,給出了具體的協作資源分配策略。多源-單中繼：不僅考慮中繼節(jié)點的自私性,同時從多個源節(jié)點的自私性出發(fā),對目前研究普遍應用的資源定價策略做出改進,給出了針對不同源節(jié)點的不同價格策略。將中繼對各源節(jié)點的協作功率分配建模為源節(jié)點間的非協作博弈,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,改進后的帕累托占優(yōu)解可確保最大化所有源節(jié)點的總效用。最后仿真證明,此方案有效解決了源節(jié)點間的自私性,優(yōu)化了系統性能。單源-多中繼：對于多個中繼節(jié)點作為賣方互相競爭的系統,單個源節(jié)點有優(yōu)先權定下協作資源價格。協作資源在中繼間的分配,可建模為中繼協作博弈的納什議價解問題。目前的研究基本是以節(jié)點間對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稱性,最終給出了非對稱納什議價分配策略。納什議價解的求解最終轉化為拉格朗日乘子的求解,依賴梯度下降算法可以求出。仿真結果體現了不同信息背景下,資源分配的有效性和公平性的統一多源-多中繼：針對這種較復雜系統模型,一般是在前兩種模型研究的基礎上進一步進行分析研究。本文考慮中繼和源之間的付出與回報,從經濟學中的買賣博弈模型出發(fā),將瓦爾納斯均衡策略應用于本系統中。應用分布式上升機制競爭算法,求出中繼資源價格的瓦爾納斯均衡價格解。仿真結果證明,系統存在瓦爾納斯均衡收斂解,并且此時中繼的功率資源能得到最大化利用,系統的性能也能保證最優(yōu)。
【關鍵詞】：協作中繼 資源分配 博弈論 放大再轉發(fā) 有效性 公平性
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 無線節(jié)點協作中繼11-13
• 1.2.1 協作分集11-12
• 1.2.2 協作中繼技術分類12-13
• 1.2.3 協作中繼網絡中的資源分配13
• 1.3 協作通信網絡的博弈策略13-14
• 1.4 論文組織結構14-16
• 第二章 博弈論基礎16-22
• 2.1 博弈的基本思想16-17
• 2.2 非協作博弈論17-19
• 2.2.1 非協作博弈的經典實例和定義17-18
• 2.2.2 非協作博弈的納什均衡解18-19
• 2.3 協作博弈論19-20
• 2.3.1 協作博弈的定義19
• 2.3.2 協作博弈的納什議價解19-20
• 2.3.3 非對稱的納什議價解20
• 2.4 帕累托有效性20-21
• 2.5 本章小結21-22
• 第三章 多源單中繼系統中基于賣方市場非協作博弈的功率分配算法22-34
• 3.1 多源單中繼協作中繼系統模型22-23
• 3.2 協作功率分配的Stackelberg博弈建模23-24
• 3.2.1 斯坦克貝格(Stackelberg)博弈23
• 3.2.2 中繼功率的價格更新策略23-24
• 3.2.3 源節(jié)點的效用函數設計24
• 3.3 博弈納什均衡功率解24-28
• 3.3.1 均衡功率解的存在性證明25-26
• 3.3.2 均衡功率解的分布式求解算法26
• 3.3.3 分布式均衡求解算法的穩(wěn)定性證明26-27
• 3.3.4 博弈納什均衡功率解的帕累托有效性27-28
• 3.4 仿真驗證及結果分析28-33
• 3.4.1 兩源節(jié)點非協作功率博弈的結果分析29-30
• 3.4.2 參數6對均衡功率分配策略及均衡價格的影響30-31
• 3.4.3 分布式均衡求解算法的收斂性分析31-32
• 3.4.4 納什均衡功率分配的效用分析32-33
• 3.5 本章小結33-34
• 第四章 單源多中繼系統中基于買方市場協作博弈的功率分配算法34-48
• 4.1 單源多中繼協作中繼系統模型34-35
• 4.2 協作資源及其價格博弈建模35-37
• 4.2.1 中繼節(jié)點間的協作博弈35
• 4.2.2 源節(jié)點的效用函數設計及最優(yōu)價格策略的求解35-36
• 4.2.3 中繼節(jié)點的效用函數設計36-37
• 4.3 博弈功率分配的納什議價解37-41
• 4.3.1 納什議價解的存在性證明37-38
• 4.3.2 拉格朗日乘數法求解納什議價解38-39
• 4.3.3 拉格朗日乘子的對偶搜索39-40
• 4.3.4 梯度下降算法的收斂性條件40-41
• 4.4 仿真驗證及結果分析41-46
• 4.4.1 兩中繼節(jié)點協作功率博弈的結果分析41-43
• 4.4.2 納什議價功率博弈策略的效用分析43-45
• 4.4.3 梯度下降算法的收斂性分析45-46
• 4.5 本章小節(jié)46-48
• 第五章 多源多中繼系統中買賣博弈的功率分配算法48-60
• 5.1 多源多中繼協作中繼系統模型48-49
• 5.2 基于競價機制的買賣雙方博弈建模49-51
• 5.2.1 源節(jié)點與中繼節(jié)點間的買賣博弈49-50
• 5.2.2 源節(jié)點效用函數的設計及其最優(yōu)功率購買策略50-51
• 5.2.3 中繼節(jié)點的效用函數設計51
• 5.3 買賣博弈的瓦爾納斯均衡價格解51-54
• 5.4 仿真驗證及結果分析54-58
• 5.4.1 源節(jié)點與中繼節(jié)點買賣博弈的結果分析54-57
• 5.4.2 基于瓦爾納斯均衡價格解的功率博弈效用分析57-58
• 5.4.3 分布式上升機制競爭算法的收斂性分析58
• 5.5 本章小結58-60
• 第六章 總結與展望60-62
• 6.1 全文總結60
• 6.2 后續(xù)研究工作展望60-62
• 致謝62-64
• 參考文獻64-68
• 作者簡介68

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 陸建華;;協同寬帶無線通信研究進展[J];中國基礎科學;2009年06期

2 高偉東;王文博;袁廣翔;彭木根;;協作通信中的中繼節(jié)點選取和功率分配聯合優(yōu)化[J];北京郵電大學學報;2008年02期

中國博士學位論文全文數據庫 前3條

1 叢犁;基于博弈論的無線網絡資源分配策略研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 張國鵬;基于博弈論的無線網絡資源競爭與協作機制研究[D];西安電子科技大學;2009年

3 阮寧;可靠性網絡最優(yōu)化算法研究[D];上海大學;2006年

  本文關鍵詞：基于博弈論的無線網絡資源分配算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：380994