基于拍卖理论的无线协作中继网络资源分配算法的研究.pdf

Auction-Based Resource Allocation for Wireless Cooperative works Thesis Submitted to Nanjing University of Posts munications for the Degree of Master of Engineering By Zhang Jinhua Supervisor: Associate Professor Tian Feng February 2013 南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档;允许论文被查阅和借阅;可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索;可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布(包括刊登)授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名:_____________ 日期:____________ 研究生签名:____________ 导师签名:____________ 日期:_____________ I摘要摘要摘要摘要协作通信系统由于采用了信号分集技术,能够有效的对抗无线信道衰落效应,在未来无线通信系统中将被广泛应用,而无线协作中继网络的资源分配问题直接关系到系统性能,因此成为目前的研究热点。拍卖机制可以依据全局最优策略,实现资源的优化配置。论文首先讨论了使用放大转发协议的无线协作中继网络中的功率分配问题。论文以最大化用户效用为目标,提出了一种改进的效用函数,中继节点将中继功率作为中继资源进行拍卖。该算法减小了用户节点的运算复杂度,并使用了一种新的中继价格更新策略。通过仿真表明,改进后的算法收敛速度较快,中继节点有效覆盖范围大,传输性能有了明显的提升。接下来通过引入拍卖机制研究了无线协作中继网络中的带宽分配问题。在带宽受限的放大转发协议下的协作中继网络中,以提升网络传输性能为目标设计了基于拍卖机制带宽分配算法,该算法同时兼顾了不同用户间的公平性。论文分析了带宽拍卖过程以及用户节点的最佳投标量,仿真结果表明,拍卖机制能够较好的解决无线分布式协作中继网络中的带宽分配问题,算法的复杂度较低,满足分布式网络中的用户节点的运算能力要求。论文重点研究了以拍卖机制为基础的放大转发协作中继网络中的功率分配和带宽分配算法,该算法提高了中继节点的覆盖范围,减小了分布式网络中用户节点的运算负担,并提高了网络的传输性能,具有较高的实用价值。关键词关键词关键词关键词: 协作通信,放大转发,功率分配,带宽分配,拍卖机制,用户效用IIAbstract munication using diversity technique against fading effects will be widely used on wireless communications in future. Increasing number of studies concentrate on resource allocation for cooperative relay networks because it is closely related to the system performance. The auction mechanism achieves optimal allocation of resources based on global optimal strategy. Power allocation for amplify-and-forward cooperative relay networks is considered in the first place. This thesis proposes an improved algorithm that aims at maximizing user’s utility and reducing putational burden of users. The relay node,