基于博弈论的干扰通信系统的分布式框架设计与研究

【摘要】：对多用户多输入多输出MIMO通信系统资源分配的非协作博弈解，大多基于分布式的框架，其中集中的资源管理来执行所有的分配功能。尤其是在采用MIMO技术的现代无线网络中，任何效率低下的集中框架，都如不分布式框架非集中的模式。分布式的框架可以利用所有网络节点来执行资源分配决策，构成所需要的非集中途径称为分配框架，在资源分配决策是在网络的所有节点中执行，交互式的决策使得各种决策者的执行发生模糊。因此，博弈论被用来激励优化问题的求解。 这研究论文已分成两部分。第一部分是基于非协作场景，主要处理多用户MIMO。我们概述现有文献关于注水的结论得到了统一观点，然后提出一个算法将注水解和它在实践中效率关联起来。更准确地说，我们提供了一个实用算法来评估一般的注水解，来应对目前现有的注水解及其他未来可能出现的问题。我们考虑信道链路信息率，以传输功率为约束条件，用博弈论设计分布式方法来最大化该信息率。纳什均衡为博弈论提供唯一存在的解决方案。我们的数学框架提供了一个充分条件，通过对部分异步分布式算法与信道状态信息（CSI）的分析，该框架能够保证博弈的独特性，也能够保证注水的收敛性。我们所提出的策略扩展了[79]中提出的鲁棒性策略，提出的数学框架也有助于将博弈论扩展到更一般MIMO的情况。 本论文的第二部分重点讨论中继传输环境的用户的协作。我们所设计了一个博弈论的方法，在协作中继网络中将放大和转发作为在频谱遮罩限制下的中继协议（SMCs）。该协作战略采用的博弈论为纳什谈判解（NBS）。我们从两个玩家基于时分复用和频分复用的协作模式博弈的场景推导得出纳什均衡和纳什谈判解决方案。从而推导出NBS的独特性和存在性。 作为主要的贡献，我们为提出的博弈建了三个纳什均衡，即存在性，唯一性和收敛性。