基于博弈论的跨小区device-to-device（d2d）通信资源分配机制

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1、分类号TN929.5密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-30852-(2016)-01103重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于博弈论的跨小区Device-to-Device(D2D)通信资源分配机制英文题目Game-TheoreticResourceAllocationMethodsforMulticellDevice-to-DeviceCommunicationinCellularNetwork学号S130131135姓名尹颖学位类别工程硕士学科专业电子与通信工程指导教师黄俊

2、教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要随着通信技术的飞速发展，移动通信已成为人们生活、工作中不可或缺的部分。据国际电信联盟预测，到2020年无线设备将成为互联网接入的主体。Device-to-Device(D2D)通信作为未来无线通信的关键技术，受到了广泛关注。D2D通信技术可以提高资源利用率和网络吞吐量，降低基站负荷。但是它的引入也给蜂窝系统带来了挑战。若蜂窝用户与D2D用户共享相同频谱资源，蜂窝链路和D2D链路间会形成干扰。若多组D2D用户共享频谱资源，D2D链路间也会

3、形成干扰。资源分配作为实现D2D通信的首要环节，在降低干扰和提高通信质量方面发挥着至关重要的作用。因此，如何设计一种有效的跨小区D2D通信资源分配机制合理地配置无线资源是当前学术界和产业界关注的焦点。具体来讲，本研究的主要工作包括：(1)定义三种跨小区D2D通信场景。针对每一种通信场景，定义基站的总速率，分析资源分配问题。设计静态博弈模型来解决跨小区D2D通信资源分配问题。针对此博弈模型，分析纳什均衡的特点。在此基础上讨论纳什均衡不存在的资源分配问题和提出重复博弈模型。基于纳什均衡的特点分析，设计

4、了跨小区D2D资源分配重复博弈算法。最后，通过数值实验评估了博弈模型的纳什均衡影响因素和系统性能。实验表明，所提资源博弈模型可以显著地提高系统的总速率和系统总速率增益。(2)扩展跨小区D2D通信资源分配研究。提出跨小区多D2D对通信资源分配模型。针对该场景，给出基站和D2D设备的总速率，描述资源分配问题。设计基于古诺和伯川德的静态资源博弈模型为D2D设备分配资源。在此基础上提出不完全信息重复资源博弈模型，并对不完全信息重复资源博弈模型展开稳定性相关理论分析。最后，通过数值实验评估了可替代参数、微调

5、系数等因素对资源分配的影响。实验表明，博弈模型选取合理的系统参数可达到稳定。通过实验证明所提模型合理。综上所述，本研究对跨小区D2D通信在完全信息和不完全信息条件下资源分配问题展开深入地探索，建立对应的资源博弈模型，提出资源分配算法，给出仿真实验。为推动跨小区D2D通信资源分配的研究进程和博弈理论的发展奠定了理论基础。关键词：跨小区，D2D通信，资源分配，博弈论I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofwirelesscommuni

6、cationtechnology,mobilecommunicationhasbeenanindispensablepartofpeople’sdailylife.ItispredictedbyITUthat,themobiledevicesin2020willplayamoreimportantroleinthefuture.Device-to-Device(D2D)communication,whichisakeycomponentofthefuturecommunicationtechnol

7、ogy,hasattractedagreatinterest.WithD2Dcommunication,thesystemthroughputandresourceutilizationcanbeimproveddramaticllyinacellularsystem.HowevertheemploymentofD2Dtechnologybringsnewchallengestothesystem.IfaD2Dpairreusesthecurrentin-usespectrumwithcellul

8、arusers,itwillgeneratestronginterferencetoD2Dcommunicationlinksandcellularcommunicationlinks.IftherearemultipleD2Dpairsreusethesamespectrum,theywillinterfereeachother.Resourceallocationisthekeysteptoaddresstheaboveissues.Therefore,howtodesigna