关于合作通信的增强和前向传导的动态博弈模型的研究

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1、关于合作通信的增强和前向传导的动态博弈模型的研究摘要：无线合作通信协议的设计是基于一种使用者的行为是按照有效的方式进行的假设而建立的。这种假设在商业无线网络中是不可靠的，因为使用者可以通过破坏合作规则来达到不劳而获的目的。背离合作规则使得社会悖论出现，遵守规则的使用者对其他使用者的目的性不明确。在社会悖论中合作的特征是非合作纳什均衡，这就是说在没有建立监控机制和缓解不守规矩者的影响时，保持社会可见的合作是很困难的。本文，在信息不完整的条件下，我们构建出了一种使用者之间以一种动态博弈方式进行的增强前向传导合作。我们展示出

2、了贝叶斯均衡的完美之处。索引术语：Adhoc网络，通信系统安全，合作多样性，博弈理论1.引言合作多样性假设由多输入所输出系统（MIMO）给单独使用者提供便利。设想中的便利是通过合作多样性协议（如：增强前向传导（AF））实现的。合作多样性协议的基础是直接互惠原则，根据这个原则使用者会被激励去帮助别人，这是为了得到被帮助者的酬劳。当每一个使用者都违背了合作原则（即遵守直接互惠原则），一个稳固的有效的合作机制就实现了。在一个实体控制下的无线网络是可以实现这种方式的，既然合作被限制在拥有共同目标的使用者中。另一方面，商业无线网

3、的使用者可能不遵守互惠原则，通过不承担成本得到好处而破坏规则。背离该合作规则的初衷是由于想节约能量而产生的。因此，在商业无线网中，在没有相关机制去培养合作性的条件下，有效的合作是不容易达到的。已经提出许多不同的机制来保证使用者能够支持合作规则。一个丰富的针锋相对策略在文章【2、3】中提出，该策略引导合作博弈的操作点向Pareto最优纳什均衡方向发展。在文【4】中提出了基于价格的合作方法，在此当使用者发送自己的数据并得到偿还时，他将对其他的使用者负责。在【5】中，价格方法扩展为合作多样性方法。在前面提到的合作博弈理论的标

4、准化方面，假设了一个参与者同时做出决定的稳定博弈模型。也就是说，当参与者做出决定时，并不能知晓他们的搭档的行为。因此，在合作多样性中，稳定博弈模型并不能很好的抓住参与者的动态交互行为。近来，提出动态贝叶斯博弈框架给能量受限大的无线网络建模。本文提出的方法就是受到文【6】的启发。本文，我们把在AF合作中的参与者的交互看做是信息不完整的动态博弈。动态博弈模型可以提取合作通信中的信息框架。动态博弈的世俗框架定义了参与规则：合作通信以一种顺序方式进行，资源使用者首先发送，而潜在合作者将决定是否合作（使用AF处理收到的信息并发出

5、信息），合作通信的顺序特征是由两个无线设备中的一个决定的。也就是说，以相同频率带不能同时用中继终端发送和接收消息。动态博弈模型的信息构架的特征是当你做出决定时，其他参与者也都知道：在商业无线网络中，每个参与者的想法并不被先前的人知道，因此，这个博弈的信息不对称代表了每个参与者对在网络中的其他参与者的想法的不确定性。既然中继终端在源终端动作之后作出决定，交互合作的参与者就是Stackelberg（领导者-追随者）博弈模型。通过贝叶斯框架可以得到动态博弈模型。因此我们把我们提出的动态模型称为贝叶斯动态模型。本文组织如下：在

6、2部分中，我们用合作性AF来描述系统模型。在3部分中，我们使用AF引入了对合作多样性进行描述的动态博弈模型。在4部分中我们得出结论。2.系统模型我们考虑基于合作多样性系统的N个TDMA参与者，使用合作性AF向其他人发出信息。我们假设参与者（源终端）从所有相邻参与者中选取了一个潜在合作者（中继终端）。我们假设任何两者之间的通信都含有独立的Rayleigh衰减。我们用γ1，γ2，γ3瞬时值分别代表源终端和接受终端，源终端和中继终端，中继终端和接受终端之间的信号通道中的信噪比（SNR）。信息在每帧长度为Mbits按照速率Rb

7、/s传送。我们假设所有的参与者都是用同一个功率和调制速率。2.1合作性AF在合作性AF中，使用者的增强部分在发送给请求信息的接收者之前，已经被从他的同伴那接收到的信号中的噪声所淹没了。增强因素由β所代表，该函数是关于内使用者通道增益的函数，并受限于中继长度。2.2合作规则我们假设参与者来自合作性氛围中，即是大家都通过握手协议来表达合作的意愿。合作的意愿表明使用者（中继的使用者）有能力扩展到合作。这也就意味着一种节约他人合作行为的意愿。2.3合作的代价和好处合作的好处由平均帧成功率来表示（FSR）FSR=[1-BER]M

8、（1）其中BER是收到错误bit的平均可能性，由下式给出（假设调制方式是BPSK），这显示出重要的错误信息通过SISO放大了。中继终端引发的合作代价pR是扩展握手协议的能量和，该能量是为了发送信息bits（2）代表为发送数据而扩展的能量，能量是为了建立合作关系而扩展得到的。为了合作发送信息bits而扩展的总能量是，其中是由源终端所