无线数据网络中基于斯塔克尔博格博弈的功率控制

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论文编号:TX188 论文字数:21688,页数:33

摘要：码分多址（CDMA：Code Division Multiple Access）系统是一个干扰受限系统，系统中存在多址干扰(MAI：Multiple Access Interference)和远近效应，是限制系统容量的主要因素。功率控制（Power Control）作为第三代移动通信的关键技术之一。功率控制的基本目的是在保持话音质量的同时增加系统容量，并且保证CDMA系统的平稳工作。CDMA系统中的所有资源管理和控制策略都是以系统中基站和移动台的发射功率和总干扰电平为中心的，其根本目标就是尽可能降低系统中的干扰电平，减小基站与移动台的发射功率，克服多址干扰，提高系统容量；通过功率控制增加远处移动台的发射功率，减小近处移动台的发射功率，从而消除远近效应；功率控制也可以增加移动终端的电源寿命，减少电磁辐射对人及环境的污染等。因而功率控制不仅是3G系统的关键技术之一，也是保证3G系统由理论研究走向市场化的重要手段。因此移动通信中功率控制的研究具有非常实际的意义。功率控制应用到CDMA系统早期是面向语音业务的。从九十年代起，已出版了大量这方面的文献。近几年随着3G多媒体业务的发展，针对数据业务的时延不敏感性及低误码率要求的特点，David J. Goodman将经济学中的博弈理论引入功率控制。他把功率控制问题当作博弈过程，所有用户就是通过调整发射功率来获得自己的最大收益，博弈过程最终收敛到纳什均衡。针对多媒体业务特点进行的功率控制研究已成为研究的重点，有良好的应用前景。
本文将斯塔克尔博格博弈引入功率控制，并推导出一个分布式功率控制算法。网络作为该博弈的主导方，终端作为该博弈的随从方。博弈的第一阶段由作为主导方的网络为所有终端选取一个最佳的等信干比；博弈的第二阶段为终端根据网络的策略来决定自己的发射功率，这个阶段是一个非合作博弈。使得系统中所有终端都工作在最佳的等信干比下，并推导出一个基于斯塔克尔博格博弈的分布式功率控制算法。并给出了对NPG算法、NPGP算法、SPG算法分别进行仿真的结果，结果表明将斯塔克尔博格博弈(SPG)引入到功率控制中来，推导出一个基于斯塔克尔博格博弈(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算法中终端对网络资源占用的不公平性。而且SPG算法使终端可以用最低的发射功率取得很高的效用和较为合理的网络资源分配，具有较好的收敛性。

关键词无线数据网络功率控制斯塔克尔博格博弈效用

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

第一章绪论 3
1.1 课题的研究背景 3
1.1.1 3G系统性能概述 3
1.1.2 3G系统所面临的问题及对策 4
1.2 国内外的研究状况 5
1.3 课题的研究意义 6
第二章 CDMA通信系统中的功率控制 6
2.1 引言 6
2.1.1 DS－CDMA通信系统原理 6
2.2 CDMA通信系统功率控制的基本原理 9
2.5 本章小结 17
第三章传统的基于博弈论的功率控制方法 17
3.1博弈论基础 17
3.1.1基本概念 17
3.1.2博弈的类型 17
3.2博弈论与功率控制 18
第四章改进的基于博弈论的功率控制方法 27
第五章系统仿真和分析 30

第六章结论 32

参考文献 32