無線數據網絡中基于斯塔克爾博格博弈的功率控制

電子通信論文編號:TX188  論文字數:21688,頁數:33

目錄

第一章   緒 論 3
1.1 課題的研究背景 3
1.1.1  3G系統性能概述 3
1.1.2  3G系統所面臨的問題及對策 4
1.2 國內外的研究狀況 5
1.3 課題的研究意義 6
第二章 CDMA通信系統中的功率控制 6
2.1 引言 6
2.1.1 DS－CDMA通信系統原理 6
2.2  CDMA通信系統功率控制的基本原理 9
2.5 本章小結 17
第三章 傳統的基于博弈論的功率控制方法 17
3.1博弈論基礎 17
3.1.1基本概念 17
3.1.2博弈的類型 17
3.2博弈論與功率控制 18
第四章 改進的基于博弈論的功率控制方法 27
第五章 系統仿真和分析 30

第六章 結論 32

參考文獻 32

摘  要：碼分多址（CDMA：Code Division Multiple Access）系統是一個干擾受限系統，系統中存在多址干擾(MAI：Multiple Access Interference)和遠近效應，是限制系統容量的主要因素。功率控制（Power Control）作為第三代移動通信的關鍵技術之一。功率控制的基本目的是在保持話音質量的同時增加系統容量，并且保證CDMA系統的平穩工作。CDMA系統中的所有資源管理和控制策略都是以系統中基站和移動臺的發射功率和總干擾電平為中心的，其根本目標就是盡可能降低系統中的干擾電平，減小基站與移動臺的發射功率，克服多址干擾，提高系統容量；通過功率控制增加遠處移動臺的發射功率，減小近處移動臺的發射功率，從而消除遠近效應；功率控制也可以增加移動終端的電源壽命，減少電磁輻射對人及環境的污染等。因而功率控制不僅是3G系統的關鍵技術之一，也是保證3G系統由理論研究走向市場化的重要手段。因此移動通信中功率控制的研究具有非常實際的意義。功率控制應用到CDMA系統早期是面向語音業務的。從九十年代起，已出版了大量這方面的文獻。近幾年隨著3G多媒體業務的發展，針對數據業務的時延不敏感性及低誤碼率要求的特點，David J. Goodman將經濟學中的博弈理論引入功率控制。他把功率控制問題當作博弈過程，所有用戶就是通過調整發射功率來獲得自己的最大收益，博弈過程最終收斂到納什均衡。針對多媒體業務特點進行的功率控制研究已成為研究的重點，有良好的應用前景。
本文將斯塔克爾博格博弈引入功率控制，并推導出一個分布式功率控制算法。網絡作為該博弈的主導方，終端作為該博弈的隨從方。博弈的第一階段由作為主導方的網絡為所有終端選取一個最佳的等信干比；博弈的第二階段為終端根據網絡的策略來決定自己的發射功率，這個階段是一個非合作博弈。使得系統中所有終端都工作在最佳的等信干比下，并推導出一個基于斯塔克爾博格博弈的分布式功率控制算法。并給出了對NPG算法、NPGP算法、SPG算法分別進行仿真的結果，結果表明將斯塔克爾博格博弈(SPG)引入到功率控制中來，推導出一個基于斯塔克爾博格博弈(SPG)的最佳等信干比的分布式功率控制算法。SPG算法克服了NPGP算法中終端對網絡資源占用的不公平性。而且SPG算法使終端可以用最低的發射功率取得很高的效用和較為合理的網絡資源分配，具有較好的收斂性。
                         
 
關鍵詞  無線數據網絡 功率控制  斯塔克爾博格博弈  效用

The Stackelberg Power Control Game in Wireless Data networks
        Abstract: The basic principle of game theory and the model of noncooperative power control game (NPG) presented for wireless data network are introduced. In order to ameliorate unfairness between terminals in system, the idea of Stackelberg game is introduced to this model; a new distributed power control algorithm based on Stackelberg game (SPG) is presented. Numerical results suggest this algorithm can improve the capability of the system; terminals enjoy higher utility and lower transmit power relatively, the use of wireless resources become more rational and impartial, and the convergence of the algorithm is good.
Key words: wireless data networks; power control; Stackelberg game; utility