基于博弈論的無線自組織網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)研究.pdf

1、無線自組織網(wǎng)絡(luò)，又稱為無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，是由若干個具有無線通信功能的節(jié)點組成的，不依賴于任何固定基礎(chǔ)設(shè)施的，通過節(jié)點間相互協(xié)作進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的一種多跳自組織臨時性自治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。功率控制作為無線自組織網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，承擔(dān)著降低節(jié)點能量消耗，延長節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)壽命，同時調(diào)節(jié)節(jié)點發(fā)射功率，減少對鄰居節(jié)點的干擾進而提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的任務(wù)。
　　 近年來，博弈論越來越多地被運用于通信網(wǎng)絡(luò)的研究，本文主要研究了博弈論在無線自組織網(wǎng)絡(luò)功率控制

2、方面的應(yīng)用，希望通過將功率控制建模為博弈過程研究和改善自組織網(wǎng)絡(luò)的性能。
　　 論文首先對無線自組織網(wǎng)絡(luò)及博弈理論進行了簡要的介紹，并概述了現(xiàn)有的基于博弈論的功率控制算法研究。
　　 其次，本文研究了基于非合作博弈的功率調(diào)度算法。針對分布式的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點具有自治的特性，符合博弈論對參與者理性、自私的假設(shè)，設(shè)計了以鏈路吞吐量為優(yōu)化目標(biāo)的效用函數(shù)，將自組織網(wǎng)絡(luò)的空時功率調(diào)度建模為非合作博弈，并證明了博弈納什均衡的存在

3、性和唯一性。為了防止節(jié)點的盲目競爭行為影響網(wǎng)絡(luò)性能，本文在效用函數(shù)中引入了一種考慮信道質(zhì)量的代價函數(shù)，以限制自私節(jié)點的不合理行為。仿真結(jié)果表明，非合作博弈算法在獲得網(wǎng)絡(luò)吞吐量的帕雷托改善的同時，以較低的計算復(fù)雜度實現(xiàn)了功率的分布式調(diào)度，更符合無線自組織網(wǎng)絡(luò)分布式自治的特性及節(jié)約能耗的需求。
　　 然后，本文研究了基于合作博弈的功率調(diào)度算法。非合作博弈理論的前提決定了其參與者的自私本質(zhì)，這種相互競爭關(guān)系不利于集體利益的提升。有鑒于

4、此，本文介紹了合作博弈的基本概念與納什議價解的主要思想，進而提出了一種基于合作博弈納什議價解的功率調(diào)度算法，并采用梯度投影方法求該算法的最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明，合作博弈功率調(diào)度算法在保證節(jié)點間公平性的同時，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，優(yōu)化系統(tǒng)整體性能，實現(xiàn)了資源分配上效率與公平的折衷。
　　 最后，本文設(shè)計了基于重復(fù)博弈的功率調(diào)度機制。在進行了非合作博弈和合作博弈兩種一次性博弈研究的基礎(chǔ)上，本文提出更符合網(wǎng)絡(luò)實際情況的基于重復(fù)博弈理論的空時