多网卡多信道自组织网络中基于博弈论的信道分配方案研究

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无线自组织网络所具有的动态灵活组网方式使其在军事和民用领域有着广泛的应用,并逐步成为无线通信领域的研究热点。然而,无线自组织网络的带宽有限,链路容量易变的特性严重制约了网络容量,所以网络容量受限问题成为无线自组织网络发展过程中的关键问题之一。多网卡多信道技术是解决这一问题简单而有效的方法,其面临的挑战是如何设计高效合理的信道分配方案来进一步提升网络容量。博弈论是一种研究多个自私个体间相互作用的数学工具,从产生到发展至今,受到了越来越广泛的应用。但在无线通信领域,博弈论的应用才刚刚起步。因此本论文基于博弈论对多网卡多信道无线自组织网络中的信道分配问题,进行了如下研究:首先,综合考虑多网卡多信道自组织网络中无线频谱资源的缺乏性、不同的用户业务需求限制以及业务负载对信道传输质量的影响,提出了一种基于定价博弈的联合信道分配和业务分配方案,该方案将联合信道分配和业务分配问题建模成一种基于定价机制的非合作博弈模型。证明了纳什均衡的存在性和唯一性。仿真结果表明该方案在一定程度上具有公平性,并且能在业务负载很重的情况下,缓解用户在拥塞或负载很重的信道上进行传输。其次,深入分析了多网卡多信道自组织网络多冲突域环境中信道分配存在的难点与挑战。在此基础上,构建了多冲突域环境的网络模型和干扰模型。针对多冲突域的复杂特性,提出了一种基于博弈论的多冲突域信道分配方案。采用最佳响应策略证明了纳什均衡的存在性并设计了一种基于非完全信息的分布式算法。仿真结果表明该算法可以有效的完成不同冲突域中的信道分配,可以较好的保障用户的满意度,具有良好的系统性能。
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