基于博弈论的非协同无线网络资源管理研究

发布时间：2017-05-02 12:01

  本文关键词：基于博弈论的非协同无线网络资源管理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的大范围部署,无线频谱成为越来越紧缺的资源。现有的静态频谱管理机制导致了频谱资源在空间维度和时间维度上的低利用率。一方面频谱资源在空间维度和时间维度上存在大量的空闲,没有被充分利用;另一方面,新兴的无线服务急需频谱资源来部署。拍卖机制被认为是解决或者缓解频谱资源稀缺问题行之有效的方法。然而,设计高效实际的频谱拍卖机制需要考虑以下五个挑战:理性用户自私策略行为,信道的异质性,信道的空间重用性,用户偏好多样性,和社会福利的最大化。现有的工作中并没有同时考虑上述五个问题。本论文将异质信道的重分配问题建模成组合拍卖模型,针对不同的网络场景,提出四个高效的信道分配机制。我们首先考虑了单维度的拍卖机制设计问题,即理性自私的用户能够通过欺骗信道估值来操纵拍卖结果。我们提出了组合拍卖框架SMASHER,包括机制SMASHER-AP和机制SMASHER-GR。其中SMASHER-AP机制针对的是不可分信道的重分配问题,实现了防策略性和近似社会福利最大化。SMASHER-GR机制考虑的是信道可以被时分复用的情况,该机制包括贪心的信道分配方法和信道调度机制。之后,我们考虑了多维度的拍卖机制设计问题,即信道的估值和信道的需求都是买家的私有信息,买家能够操纵多维的私有信息。我们提出了一套未知组合频谱拍卖机制的框架AEGIS。AEGIS包括两个互补的机制,AEGIS-SG和AEGIS-MP。其中AEGIS-SG机制针对的是单需求用户的直接揭示的组合频谱拍卖机制。AEGIS-SG满足防策略性和社会利益的近似最大化。考虑未知多需求用户的情况,我们进一步设计了一套迭代上升的组合拍卖机制,命名为AEGIS-MP。机制AEGIS-MP采用的是迭代上升的组合拍卖形式,实现了未被占优策略集合并且有较好的近似比。我们采用真实的数据集来验证我们提出的四个算法。我们的实验结果表明,我们提出的四个机制在社会福利最大化,用户满意度和信道的利用率上都优于现有的算法。
【关键词】：无线网络 信道分配 组合拍卖
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 引言12-18
• 1.1 问题动机12-15
• 1.2 本文贡献15-16
• 1.3 本文组织16-18
• 第二章 背景介绍18-22
• 2.1 相关工作18-20
• 2.1.1 信道分配机制18-19
• 2.1.2 拍卖机制设计19-20
• 2.2 博弈论简介20-22
• 第三章 基于单维度的异质频谱组合拍卖机制22-48
• 3.1 问题形式化定义22-28
• 3.1.1 拍卖模型22-24
• 3.1.2 虚拟信道24-28
• 3.2 SMASHER-AP: 不可分的信道拍卖机制28-35
• 3.2.1 机制设计28-31
• 3.2.2 机制分析31-35
• 3.3 SMASHER-GR: 可时分复用的信道拍卖机制35-42
• 3.3.1 机制设计37-40
• 3.3.2 机制分析40-42
• 3.4 仿真结果42-46
• 3.4.1 仿真方法42-43
• 3.4.2 机制SMASHER-AP的性能43-45
• 3.4.3 机制SMASHER-GR的性能45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 基于多维度的异质频谱组合拍卖机制48-74
• 4.1 问题形式化定义48-52
• 4.1.1 系统模型48-49
• 4.1.2 拍卖模型49-52
• 4.2 AEGIS-SG: 单需求未知用户下的异质信道拍卖机制52-56
• 4.2.1 机制设计52-54
• 4.2.2 机制分析54-56
• 4.3 AEGIS-MP：多需求未知用户下的异质信道拍卖机制56-66
• 4.3.1 设计原理57-58
• 4.3.2 机制设计58-60
• 4.3.3 机制分析60-66
• 4.4 仿真结果66-71
• 4.4.1 实验方法66-69
• 4.4.2 Google频谱数据集上的性能69-71
• 4.4.3 Google Wi Fi数据集上的性能71
• 4.5 本章总结71-74
• 全文总结74-76
• 参考文献76-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间发表的学术论文目录86-88
• 攻读学位期间参与的项目88-90

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本文编号：340881