基于博弈论的非正交多址接入网络资源优化研究

论文摘要

随着移动通信技术和社会科技的飞速发展,促生了大量无线网络新型应用场景,例如无人驾驶、智慧农业、智慧城市、虚拟现实等。海量的无线智能终端接入移动通信网络,现有的无线资源使用日渐紧张。面对稀缺的频谱资源和有限的网络容量,非正交多址接入技术采用叠加编码与串行干扰消除技术,能够使多个用户共享同一条信道,有效提升频谱的使用效率和网络容量。因此对基于非正交多址接入技术的网络进行研究具有重要意义。本论文主要研究内容分为以下两个部分:(1)对于单小区非正交多址异构网络中的干扰问题,提出了基于非合作博弈的资源优化方法来达到缓减干扰的目的。所提资源优化方法将网络建模成非合作博弈模型,以最大化干扰定价效用函数为优化目标。该优化方法联合子信道分配与功率分配两个部分,针对子信道分配,提出了基于干扰抑制的双边匹配算法;针对功率分配,提出了一种基于梯度下降法的迭代功率分配算法。仿真结果表明,所提算法在提升网络容量的同时又兼顾了对干扰的缓减,同时非正交多址网络相比正交频分多址网络能够实现更优的网络性能。(2)对于多小区非正交多址异构网络中的能量效率问题,提出了基于斯坦克尔伯格博弈的资源优化方法,实现网络能量效率的最大化。所提资源优化方法将网络建模成斯坦克尔伯格博弈模型,以能量效率最大化作为优化目标。该优化方法中的博弈模型由两个子博弈构成,每个子博弈都同样包含子信道分配与功率分配两个部分。针对子博弈中的子信道分配,提出了以能量效率最大化为目标的双边匹配算法;针对子博弈中的功率分配,提出了基于丁克尔巴赫(Dinkelbach)算法的功率分配算法,并证明了子博弈中的功率分配能达到斯坦克尔伯格博弈均衡点。仿真结果表明,所提算法即满足了用户的服务质量需求又提升了网络能量效率,有较强实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 非正交多址接入技术的研究现状
•   1.3 论文的主要研究内容和结构安排
• 第二章 NOMA关键技术和博弈模型介绍
•   2.1 NOMA技术原理
•     2.1.1 叠加编码与串行干扰消除
•     2.1.2 单基站NOMA网络模型
•     2.1.3 NOMA与OMA网络仿真对比
•   2.2 NOMA中的资源分配方法
•     2.2.1 功率分配方法
•     2.2.2 信道与用户匹配方法
•   2.3 博弈论简介
•     2.3.1 非合作博弈
•     2.3.2 斯坦克尔伯格博弈
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于干扰定价的单小区NOMA异构网络资源优化
•   3.1 引言
•   3.2 单小区NOMA异构双层网络模型
•   3.3 优化问题建模与非合作博弈框架
•     3.3.1 优化问题建模
•     3.3.2 非合作博弈建模
•   3.4 基于非合作博弈的资源优化
•     3.4.1 基于双边匹配理论的多对多子信道匹配
•     3.4.2 基于干扰抑制的功率分配
•   3.5 仿真结果及讨论
•   3.6 本章小结
• 第四章 基于能效的多小区NOMA异构网络资源优化
•   4.1 引言
•   4.2 多小区NOMA异构网络模型
•   4.3 斯坦克尔伯格博弈框架
•   4.4 基于能量效率的资源优化
•     4.4.1 子博弈中多对多子信道匹配
•     4.4.2 子博弈中基于能效的功率分配
•     4.4.3 斯坦克尔伯格博弈全局资源分配
•   4.5 仿真结果及讨论
•   4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及已发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 梁子林

导师: 高东,许欣

关键词: 非正交多址接入,斯坦克尔伯格博弈,非合作博弈,异构网络,资源分配

来源: 北京化工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,电信技术

单位: 北京化工大学

基金: 国家自然科学基金

分类号: TN929.5;O225

DOI: 10.26939/d.cnki.gbhgu.2019.000699

总页数: 80

文件大小: 4885K

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