無線網(wǎng)線中的合作傳輸與資源共享策略研究.pdf

1、近年來，無線合作通信技術(shù)以其能提高無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量，服務(wù)質(zhì)量，覆蓋范圍，譜效率和功率效率等優(yōu)勢，得到了廣泛的關(guān)注。合作不僅表現(xiàn)在通信技術(shù)層面，也表現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)中通信個(gè)體之間和不同通信群體之間，甚至不同網(wǎng)絡(luò)之間。合作行為可以使得有限的通信資源有序合理地被利用，最大程度地被共享。合作的雙方或多方能共贏以獲得好處。合作通信已成為當(dāng)今通信界的研究熱點(diǎn)之一。其領(lǐng)地不斷地向廣度和深度發(fā)展。例如，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的頻譜共享和接入也可以認(rèn)為是頻

2、譜擁有者和頻譜使用者之間的合作。合作通信系統(tǒng)是由自治實(shí)體組成。但是對于這些實(shí)體來說，合作并不是純粹的利他主義，因?yàn)檫@會使得實(shí)體容易受到自私行為的利用。合作傳輸策略或資源共享策略可以看做是特定合作行為的激勵(lì)策略。合作策略的分析是合作通信中的基本問題，并且應(yīng)當(dāng)在每個(gè)特定的環(huán)境中進(jìn)行評估和設(shè)計(jì)。本文引入博弈理論分析新型無線合作網(wǎng)絡(luò)中合作傳輸與資源共享策略的設(shè)計(jì)問題。論文的主要工作概括如下：
　　 針對多源、多中繼無線合作網(wǎng)絡(luò)，本文基于

3、雙邊市場聯(lián)盟博弈模型，設(shè)計(jì)一種基于分布式協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇和虛擬支付的合作傳輸策略；定義該模型下聯(lián)盟博弈解的結(jié)構(gòu)；給出穩(wěn)定最優(yōu)解存在的充分條件；研究使用多中繼傳輸協(xié)議的場景中，此條件的成立性。在此條件下，提出一種能夠逼近穩(wěn)定最優(yōu)解的動態(tài)中繼選擇算法。該算法一方面能夠解決為多個(gè)源節(jié)點(diǎn)分布式選擇中繼節(jié)點(diǎn)的問題，另一方面能夠使中繼節(jié)點(diǎn)得到合理的合作支付。
　　 針對無線TDMA網(wǎng)絡(luò)中的合作傳輸，本文利用交換市場博弈和重復(fù)博弈理論，設(shè)計(jì)一種合

4、作節(jié)點(diǎn)選擇和合作維持機(jī)制。首先，基于交換市場博弈模型，提出一種合作圈形成算法，以獲得到穩(wěn)定、Pareto最優(yōu)的合作關(guān)系；交換市場博弈模型有一個(gè)基本假設(shè)，即所有的節(jié)點(diǎn)遵守合作預(yù)定，當(dāng)合作關(guān)系形成后，博弈隨即結(jié)束。但是，在無線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)往往被劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)包傳送，一些節(jié)點(diǎn)可能背離合作約定，貪婪地獲得背離增益，使群體利益受損。因此，基于所建立的合作圈和重復(fù)博弈理論，設(shè)計(jì)一種對背離合作的節(jié)點(diǎn)實(shí)施分布式懲罰并維持節(jié)點(diǎn)間的合作關(guān)系的合作維持機(jī)制。<

5、br>　　 當(dāng)今，因特網(wǎng)上的文件共享應(yīng)用程序風(fēng)靡全球，人們很容易想到，文件共享技術(shù)也將成為民用無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要應(yīng)用。在節(jié)點(diǎn)能量受限的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)文件共享，設(shè)計(jì)高效的數(shù)據(jù)傳輸方案是十分重要的問題。本文針對無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的文件共享場景，提出基于合作分集的數(shù)據(jù)文件共享機(jī)制；利用重復(fù)博弈理論，設(shè)計(jì)共享協(xié)同傳輸激勵(lì)策略。所提方案能利用無線場景中多個(gè)文件源節(jié)點(diǎn)的特性有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?br>　　 針對認(rèn)知

6、無線網(wǎng)絡(luò)中的頻譜共享技術(shù)，提出了一種新的合作傳輸與頻譜接入模型。該模型中多個(gè)頻譜擁有者可以使用二級用戶做為中繼節(jié)點(diǎn)，為主用戶提供協(xié)同傳輸服務(wù)；同時(shí)，多個(gè)二級用戶可以使用頻譜擁有者的空閑頻譜接入。因此，主用戶的頻譜效率可以得到提高，空閑頻譜資源也得到了有效的利用?；诼?lián)盟博弈理論，我們分析當(dāng)系統(tǒng)中存在支付機(jī)制和不存在支付機(jī)制時(shí)，該模型中運(yùn)營商和二級用戶理性合作策略。分析結(jié)果為認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)運(yùn)營商和多個(gè)二級用戶之間的合作提供了理論基礎(chǔ)；