HSDPA接入技術的納什（Nash）競爭策略研究.pdf

1、HSDPA無線接入資源的合理控制和分配，由于其重要的實用價值及數(shù)學上的難處理（NP—hard），長期受到無線移動通信學術界和應用領域的高度重視。對于該問題，目前已有的研究十分有限，在建模、算法設計以及應用方面還處于初步的探索階段，具有很大的研究空間。 本論文主要以HsDPA接入技術的接入資源控制和分配為研究平臺，探索研究適合應用于未來新一代移動通信系統(tǒng)無線接入資源控制和分配發(fā)展趨勢的納什（Nash）競爭策略。 依據(jù)無線資

2、源管理的不同方面，HSDPA無線接入資源的控制和分配中的納什（Nash）競爭策略研究課題，可進一步細化成以下的研究子課題：業(yè)務流控制策略、小區(qū)業(yè)務承載和切換、快速蜂窩（FCS）選擇、公共信道利用、多媒體業(yè)務合作共享、組播群組競爭接入下的納什（Nash）競爭策略等方面。本文就上述涉及到的HSDPA的無線接入資源控制和分配中的幾個納什（Nash）競爭策略子課題，首先研究了目前研究存在的問題、解決進度和遺留的技術難點。之后，分別從接入用戶個體

3、與群組、無線節(jié)點（Node B）和全網(wǎng)多媒體寬帶業(yè)務差異化接入等不同方面，針對多媒體無線寬帶業(yè)務呈現(xiàn)出的差異化、等級化、小群組、個性化等新特性，突破集中、單一的無線接入傳統(tǒng)控制模式在兼顧接入用戶、不同的多媒體寬帶業(yè)務差異化帶來異構(gòu)目標上的局限性，創(chuàng)新提出了一些基于納什（Nash）競爭的無線資源接入和控制的策略及模型。 歸納起來，本論文主要做了以下幾方面的研究工作： 剖析了納什競爭理論在HSDPA無線接入技術應用中所蘊含的

4、復雜系統(tǒng)方法論思想和基本原理，提煉了納什競爭沖突、優(yōu)化和均衡應用特點。通過研究無線接入不同層面應用現(xiàn)狀，創(chuàng)新性地指出納什競爭在HsDPA無線接入技術應用研究中建模、分析與定量求解的一些要點。該模型參數(shù)獨立控制調(diào)整，信令交互量少，對核心網(wǎng)絡和上層控制機制依賴性弱，響應反饋時間短，有利于整體平衡、優(yōu)化資源配置，提高無線資源利用效率。由此，闡明本論文研究的動機、可行性和未來研究思路。 ◆在HSDPA在非合作納什（Nash）競爭下的無線

5、資源接入和控制中的小區(qū)承載切換、公共信道利用、快速小區(qū)選擇（FCS）協(xié)調(diào)機制等創(chuàng)新性研究中取得了一定的成果。 在小區(qū)承載切換研究中，從系統(tǒng)整體角度研究和分析各沖突參與方的決策工具集。突破傳統(tǒng)僅關注用戶層面和分優(yōu)先級切換策略的局限。嘗試從系統(tǒng)整體角度，深入分析切換模型。創(chuàng)新提出以Stackelberg業(yè)務切換子博弈完美模式下的獨立參數(shù)調(diào)整，并經(jīng)二階段均衡納什閉環(huán)純策略博弈，達到小區(qū)切換子模式完美均衡解。 在公共信道利用研究

6、中，以均衡唯一的非對稱納什競爭為基礎，通過保持綜合業(yè)務接入服務質(zhì)量和業(yè)務平衡，研究了目標切換小區(qū)群集間、漫游用戶駐留原小區(qū)和目標小區(qū)間資源預留互動中的分布式效用函數(shù)動態(tài)收斂協(xié)商過程，并由此創(chuàng)新建立了立足于漫游用戶在小區(qū)選擇激活集最優(yōu)匹配算法的FCS協(xié)調(diào)機制。基于小區(qū)選擇激活集最優(yōu)匹配算法的FCS協(xié)調(diào)機制不僅綜合考慮了相鄰小區(qū)間切換資源、漫游用戶駐留和目標切換小區(qū)間以及小區(qū)激活集合內(nèi)的效用動態(tài)收斂協(xié)商過程，還理清了不同參與方對FCS協(xié)調(diào)機

7、制的影響評估，具有較強的實踐指導意義和理論上的探索突破。 在快速小區(qū)選擇（FCS）協(xié)調(diào)機制研究中，通過細分不同前提下，漫游移動用戶群和系統(tǒng)網(wǎng)絡的公共信道利用，創(chuàng)新摸索出納什均衡下的公共信道共享策略，初步構(gòu)建以整體效用最大化為基礎的公共信道利用分析模型。該創(chuàng)新模型和傳統(tǒng)模式比較，首次引入了漫游移動用戶群和系統(tǒng)網(wǎng)絡之間在公共信道利用上的納什（Nash）協(xié)商競爭，不僅提高了公共信道的利用效率，而且有效加強了對公共信道的監(jiān)控和調(diào)節(jié)反饋。

8、此外，該設計思路對新一代通信系統(tǒng)的信道設計也有借鑒作用。 ◆目前，無線多媒體寬帶用戶間沒有建立共享機制，數(shù)據(jù)相互孤立，日益成為寬帶多媒體業(yè)務發(fā)展瓶頸。鑒于無線資源的稀缺和多媒體多播或組播業(yè)務（MBMS）迅速發(fā)展的瓶頸矛盾，為最大限度利用無線資源，提升用戶感知，本文以此為突破口，創(chuàng)新從多媒體多播或組播業(yè)務（MBMS）的邏輯共享信道和服務質(zhì)量協(xié)商機制出發(fā)，研究并構(gòu)建沙普利核為基礎的納什（Nash—Harsanyi）模型，按剩余缺口或

9、者較小比（minimum ratio）遞推計算，以Raiffa裁決達成三種典型無線多媒體業(yè)務下的多用戶共享合作解，較大限度地利用無線資源，提升用戶感知。 本文針對多媒體業(yè)務合作共享不斷發(fā)展的現(xiàn)實趨勢和用戶群共享特征，在恒定和多階梯分級門限下，避免偏重個體的組播群組接入性能研究上做了一些創(chuàng)新性工作。通過本文的探索和研究，組播群組接入中的納什（Nash）合作競爭，不僅可緩解信息非對稱以及寬帶組播業(yè)務的資源和信令消耗，使得基于納什（N

10、ash）合作競爭接入的組播通信技術在應用中顯示出一定靈活性，并且為組播群組競爭接入算法新設計提供了初步的理論研究基礎。 ◆最后，從系統(tǒng)角度，以具體衡量的客戶化感知（Q＆E）體系為基礎，結(jié)合無線多媒體寬帶業(yè)務網(wǎng)絡承載和業(yè)務層應用中的動態(tài)碼率差異化適配分析，創(chuàng)新構(gòu)建以模糊層次法為基礎的無線多媒體寬帶業(yè)務差異化接入綜合評估模型，為未來無線寬帶業(yè)務接入的性能評估和持續(xù)提升進程開辟了新的途徑。 總之，本文雖然作了一些有益的創(chuàng)新探索