基于博弈论的异构网络功率控制技术研究

论文摘要

过去的十几年里,短距离高速无线个域网通信技术的发展速度是非常引人注目的,但不同标准化组织制定的无线接入技术所适用的场景各有侧重,很难相互替代。在现存的几种近距离无线通信技术中,任何一种技术都难以解决密集用户无线通信最后10米问题,但通过搭建异构网络,综合各种通信技术优点,可以在很大程度上解决这一难题。由此产生的新问题是,建立一个怎样的异构网络控制机制才能使得整个通信环境最优化。考虑到功率控制对无线网络的重要性,如减小信道干扰,提高系统的容量,减小设备能耗等。本文决定从功率控制的角度出发,研究能够在多用户异构网络环境中控制用户发射功率的机制。本文以UWB、WIFI和ZigBee多模AP异构网络系统为例,该系统中,数据传输由UWB和WIFI完成,ZigBee主要负责传输控制信息。针对几种无线通信技术的不同特点,从定义、调制方式等方面做了简单介绍,分析了多模智能AP的特点和系统架构。本文的研究重点是针对异构网络的不同于单网络的特征,将博弈论引入到功率控制算法中,提出了一个适用于异构网络多用户数据通信系统的非合作功率控制博弈模型。该模型以吞吐量越大、功耗越小,用户越满意为出发点,综合设计了一个能代表用户满意度的效用函数。在此基础上,分析了该模型纳什均衡的存在性,并且给出了一种能收敛于纳什均衡的功率更新算法。最后,在Matlab仿真平台上对该模型进行了更深入的分析和验证,结果证明此模型适用于异构网络平台,能使用户以较低的发射功率达到合理的SINR水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 背景技术
• 1.2.1 近距离通信技术
• 1.2.2 功率控制技术
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要内容和安排
• 第二章 异构网络介绍
• 2.1 UWB 技术简介
• 2.1.1 UWB 信号定义
• 2.1.2 UWB 无线技术的特点
• 2.2 WIFI 技术简介
• 2.2.1 802.11g 的技术标准
• 2.2.2 802.11g 的技术特点
• 2.3 ZIGBEE 简介
• 2.3.1 ZIGBEE 的技术定义
• 2.3.2 ZIGBEE 的技术特点
• 2.4 异构网络设计
• 2.4.1 异构网络架构
• 2.4.2 网络侧模块
• 2.4.3 发送端模块
• 2.5 本章小结
• 第三章 博弈论基础
• 3.1 博弈论简介
• 3.1.1 博弈的定义
• 3.1.2 博弈的分类
• 3.1.3 博弈的表述形式
• 3.1.4 博弈解——纳什均衡
• 3.2 多维博弈
• 3.2.1 多维博弈的表述
• 3.2.2 多维博弈应用
• 3.3 博弈论在异构网络中的研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于博弈论的异构网络功率控制
• 4.1 基于博弈论的异构网络功率控制
• 4.1.1 博弈论和功率控制
• 4.1.2 效用函数的设计
• 4.1.3 异构网络非合作功率控制博弈
• 4.1.4 纳什均衡
• 4.1.5 纳什均衡的存在性
• 4.1.6 纳什均衡的计算
• 4.1.7 功率更新算法
• 4.2 仿真结果和数值分析
• 4.2.1 仿真参数设置
• 4.2.2 数值分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附表