基于博弈论的无线多媒体网络协作资源管理研究

摘要

无线通信发展至今，人们对数据传输速率和QoS的要求不断提高，与主要传送语音业务的第1、第2代无线通信系统不同，第3代及第4代无线通信系统还将支持速率高达100Mbit／s-I．Gbit／s的多媒体宽带数据业务，在给定发送功率条件下，符号能量线性地随传输速率的提高而降低，传统蜂窝结构将无法保证传输的可靠性和有效性，人们开始在蜂窝网中引入多跳传输和协作分集技术，现有研究成果表明，协作通信方式使得网络能获得更优性能。 博弈论作为分析和解决冲突和合作的工具，在管理科学、国际政治、生态学以及工业控制等领域得到广泛的应用，自90年代末开始，国内外学者尝试在网络资源分配的研究中借鉴经济学的一些方法，目前研究的热点是引入博弈论和市场机制对无线资源进行管理，关注的目光主要集中在功率控制、带宽分配和速率控制等方面。 论文首先介绍了本篇论文的研究背景、当前无线多媒体通信系统的基本发展情况、本设计研究的内容和意义。接着对本文所涉及的基本概念和相关理论进行介绍，包括协作通信原理以及博弈论相关基础知识，协作通信原理内容包括协作通信的概念，中继通信技术，多跳蜂窝网和用户协作分集技术，博弈论相关知识包括博弈定义、博弈模型和类型，以及经典博弈模型——囚徒窘境模型，着重讨论了无线多媒体网络资源分配中的经济学和博弈论分析方法。 接着，本文引入典型衰落模型和双射线模型建立单中继单终端传播模型。在计算误码率基础上，分析协作传输对网络传输性能的改善。采用C-ARQ重传模型计算平均重传延迟，以用户距离和业务帧到达率为观察点，分析了延迟改善。通过建模及性能分析验证了协作通信在传输有效性和可靠性方面的改善。 然后，通过确定博弈三要素建立博弈论模型，并在此基础上提出一种CDMA．无线多媒体网络协作资源管理策略，该策略通过确定转发价格和转发资源的取值求解Nash均衡，并应用Pareto最优性理论验证结果有效性。最后通过理论分析论证博弈理论用于协作资源分配的可行性和合理性。仿真结果表明，与按照确定价格分配协作资源的策略相比，该策略具有更好的性能。 最后，对全文进行了总结。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1未来无线多媒体通信网络的特点

1.1.2无线多媒体网络资源管理研究现状与发展

1.1.3协作通信研究简介

1.1.4经济学和博弈论分析方法在网络资源管理中的应用

1.2论文研究意义、内容与创新性贡献

1.3论文组织结构

第2章蜂窝网中的协作通信技术

2.1协作通信概述

2.2中继通信技术

2.2.1中继分类

2.2.2研究现状

2.3多跳蜂窝网

2.4用户协作分集

2.5小结

第3章博弈论与无线资源管理

3.1博弈论基础

3.1.1博弈论定义

3.1.2博弈论模型

3.1.3博弈类型

3.2经典博弈模型分析

3.3无线网络资源分配中的经济学和博弈论分析方法

3.3.1收益函数

3.3.2 Nash均衡

3.3.3 Pareto最优性

3.4小结

第4章蜂窝网中的用户协作通信系统建模与分析

4.1通信系统模型

4.1.1传播模型

4.1.2重传模型

4.2数值分析

4.2.1发射功率

4.2.2信干比计算

4.2.3吞吐量计算

4.2.4重传延迟计算

4.3仿真与结果分析

4.3.1仿真参数

4.3.2仿真结果

4.4小结

第5章一种基于博弈论的多媒体网络协作资源管理策略

5.1通信模型

5.2协作资源分配的博弈论模型

5.2.1局中人

5.2.2策略空间

5.2.3收益函数

5.3基于博弈论的协作资源分配策略

5.3.1确定u的取值范围

5.3.2确定Rrs的取值范围

5.3.3博弈过程描述及结果说明

5.3.4博弈结果评价

5.4仿真与结果分析

5.4.1仿真参数

5.4.2仿真结果

5.5小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成与发表的论文及科研成果