干扰环境下的无线资源分配博弈模型研究

论文摘要

随着无线通信技术的蓬勃发展,分布式和智能式是未来网络的发展趋势。许多无线网络中的智能节点能够感知无线频谱环境,改变系统决策策略,进而实现频谱的高效利用。在不同的网络频谱环境和信道状况下,本文主要利用博弈论工具,设计资源分配算法改善网络的性能。本文首先介绍了抗干扰研究的背景、经典模型、应用现状和博弈论的基本概念、经典问题等,并对功率控制和抗干扰方面应用的优势进行了阐述,然后本文对分布式网络博弈应用,在抗干扰领域首次提出了通用的网络模型和数学模型,可以根据此模型计算纳什均衡点。针对信道分配和功率控制分别提出了非合作和合作博弈数学模型,并具体提出实现的机制和算法。本文基于动态控制多信道的分布式网络MAC模型提出了博弈多目标的抗干扰功率控制算法,并仿真验证了博弈算法的性能。针对分布式网络MAC协议中博弈算法的研究,本文取得了一些成果:首次提出了博弈应用在分布式网络的一般数学模型,包括合作博弈与非合作博弈模型,概述大多数模型的纳什均衡点和限制条件。重点研究了博弈抗干扰模型,提出了分布式网络中功率控制和信道选择的博弈数学模型,并提出实现的算法机制。在NS2仿真工具下实现了外部干扰源下的多信道、多接口以及功率控制的仿真,建立了通用的分布网络多信道仿真模型。在多信道仿真框架下,实现了本文提出的博弈功率控制和信道切换的算法,依据此基础进行了仿真。本文的研究成果,是利用博弈工具为分布式网络提出了资源分配的理论分析,为博弈应用在分布式网络的抗干扰领域和抗干扰理论研究做出了一定的创新性,并提出了资源分配的具体方案和实现机制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 论文研究内容
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 抗干扰相关技术概述
• 2.1 抗干扰应用背景
• 2.1.1 研究干扰的意义
• 2.1.2 链路级抗干扰
• 2.1.3 网络级抗干扰
• 2.1.4 干扰模型研究现状
• 2.2 博弈工具介绍
• 2.2.1 博弈概念
• 2.2.2 纳什均衡概念
• 2.2.3 博弈论解决一般问题
• 2.2.4 博弈论在功率控制的应用
• 2.2.5 博弈论应用在抗干扰的优势
• 2.3 小结
• 第三章 博弈抗干扰模型研究
• 3.1 干扰模型总结
• 3.1.1 外部干扰量化的研究
• 3.1.2 减少干扰策略的研究
• 3.1.3 应用博弈论的前提
• 3.1.4 博弈抗干扰现状研究
• 3.2 博弈抗干扰数学模型
• 3.2.1 分布式网络优化的博弈数学模型
• 3.2.2 信道控制的博弈抗干扰模型研究
• 3.2.3 功率控制的博弈抗干扰模型研究
• 3.3 小结
• 第四章 分布式无线网络博弈功率控制协议设计
• 4.1 网络结构与应用场景
• 4.2 MAC 博弈协议设计的关键问题
• 4.2.1 动态控制信道的 MAC 协议
• 4.2.2 信道控制模块设计
• 4.2.2.1 信道初始化选择
• 4.2.2.2 数据信道选择
• 4.2.2.3 信道更新机制
• 4.2.2.4 信道选择帧格式
• 4.2.3 功率控制模块设计
• 4.2.3.1 功率控制流程
• 4.2.3.2 功率等级设定
• 4.2.3.3 功率控制帧格式
• 4.2.4 博弈模型及算法
• 4.2.4.1 网络模型及数学模型
• 4.2.4.2 纳什均衡存在和唯一性的证明
• 4.2.4.3 多目标博弈算法
• 4.3 小结
• 第五章 仿真及分析
• 5.1 仿真工具及仿真平台选择
• 5.2 仿真模块添加
• 5.3 仿真参数
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间研究成果