博弈论在无线通信中的应用专题讲座（二） 第3讲 D2D网络中一种非合作博弈功率控制方法

摘要

蜂窝网络引入端到端直通链路构成D2D（Device-to-Device）网络,D2D用户可复用蜂窝用户的频率进行通信,同时,D2D链路较好的信道质量可以使资源利用效率提高、网络覆盖范围扩大。然而,由于D2D链路的引入,多小区蜂窝网中同时存在小区间以及D2D链路与蜂窝链路间的同道干扰,干扰环境变得更加复杂。针对这一复杂的干扰环境,文中采用带有定价机制的非合作博弈理论来对蜂窝用户和D2D用户同时进行通信时的功率控制问题进行建模和分析。首先设计了一种效用函数,将多小区D2D网络的功率控制问题建模为带有定价机制的非合作博弈模型,并以纳什均衡NE（Nash Equilibrium）为功率控制博弈的结果,通过论证纳什均衡的存在性和唯一性,保证了功率控制问题解的唯一性,紧接着设计了一种能够收敛到NE点的分布式算法,最后对博弈模型下的功率控制问题进行了数值仿真。仿真结果显示,博弈模型的收敛速度与所设计的算法控制因子的对数近似成线性关系;在基于带有定价机制的非合作功率控制博弈模型下,相较于采用最大发送功率,纳什均衡解所对应的发送功率策略可获得更优的系统性能。