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多用户MIMO系统中的一种基于博弈论的功率控制

归档日期:07-20       文本归类:多用户控制      文章编辑:爱尚语录

  多用户MIMO系统中的一种基于博弈论的功率控制_电子/电路_工程科技_专业资料。多输入多输出(MIMO)系统是未来移动通信热点技术之一.单小区多用户MIMO多接入系统性能受限于同信道干扰.该文提出了采用博弈论的分析方法,对系统进行分布式功率控制,优化系统资源配置.仿真结果表明,该文建立的非合作博弈模型是合理的,而分布式功率控制算法也是有效可行的.

  第28卷第8期 2006年8月 电子与信息学报 Joumal of Elec仃onics&Inf.ornlation Technology 、,01.28No.8 Aug.2006 多用户MIMO系统中的一种基于博弈论的功率控制 钟卫 徐友云 蔡跃明 南京210007) (解放军理工大学通信工程学院 摘要 多输入多输出(MIM0)系统是未来移动通信热点技术之一。单小区多用户MIMO多接入系统性能受限于同 信道干扰。该文提出了采用博弈论的分析方法,对系统进行分布式功率控制,优化系统资源配置。仿真结果表明, 该文建立的非合作博弈模型是合理的,而分布式功率控制算法也是有效可行的。 关键词无线通信,多输入多输出,功率控制,博弈论,非合作博弈,收益函数 中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2006)08—1368一05 Power Control Based on Game Theory for Xu You—yun Muniuser MIMo System ZhOng W萌 Cai Yue-ming Qnstilule《CommunicnnonS Abstract Engineering,PLA a univ.醇sci.&1’ech.,Nn嘲ing 2、响∞.Chin∞ hot Multiple-input aIld Multiple-output(MIMO)is user mobile communication technology in future.Single ceIl multiple MIMO system is interference—limited by cochannel-The contr.bution of this p印er is:game theory is used to a analyse tlle MIMO multiuser system,aJld diStributed power contml algorithm is giVen to optimize the system resource. The simulation results show that the noncooperative to g锄e modelis reasonable.And the power control algorithm is found give a significaIlt perf.0rmance improVement for the MIM0 system when compared with the system without power corInDl. Key words WireIess communication,Multiple-input Multiple-output,Power control,Game theory,NoncooperatiVe g锄e,Utility如nction 1 引言 功率控制在多用户的干扰受限无线通信系统中起着非 少【3_9】。其中,文献[3】研究了多用户MIMO系统中获取最 大多接入和容量的功率分配策略,并指出采用迭代功率注水 算法可以得到最优的性能。这种功率注水算法只考虑如何达 到最大MIMO多接入和容量,并没有考虑系统的功率效率 的问题。而实际上,功率效率是我们非常关心的一个问题。 尤其是随着多媒体等多种业务的展开,如何有效节省电量, 延长终端电池寿命,是非常重要的。而且,低发送功率可以 有效降低移动终端对人体的辐射,有利于人体健康。文献【4】 指出,在多用户MIMO系统中,当用户间的干扰变得足够大 时,系统互信息率将会发生变化,进而影响系统性能。该文 常重要的作用。它可以降低用户间干扰,提高系统容量;同 时,还可以提高功率效率,节省能量,延长电池寿命。我们 知道,在干扰受限系统中,用户的性能不仅与自己的发射功 率有关,同时,还受到其它用户的影响。对于这种系统,可 以利用博弈论的分析方法,进行分布式功率控制,从而优化 系统资源的利用。文献[1】研究了cDMA系统中的博弈功率 控制,它对博弈收益函数进行了巧妙设计,还引入了代价机 制来提高系统性能,并且得到了非常有效的分布式功率控制 算法。这使我们认识到,博弈论作为分析利益冲突的工具, 能够很好地解决干扰受限的系统中的分布式优化问题。文献 【2】研究了数字用户线DsL的博弈功率控制。它们的结果表 明,基于博弈论的分布式功率控制是有效可行的。于是,我 们考虑将其算法引入到多用户多输入多输出(MIMO)系统 中。 中也提出可以采用非合作博弈模型来描述干扰MIMO系统, 并能够通过迭代功率注水算法获得纳什均衡策略。然而,这 篇文献关注的是如何得到最优的发送协方差矩阵。而且,它 对MIMO系统非合作博弈模型的描述也相对比较简单,其算 法也不总是收敛。 本文的贡献是:详细描述了多用户MIM0干扰系统的非 多输入多输出(MIMO)系统能够有效地提高无线网络的 容量和性能,因而受到极大关注。然而,现在针对MIMO系 统功率控制(分配)的研究,大多都集中在如何优化设计各天 线的功率上,而结合考虑优化设计总发射功率的研究还非常 合作博弈模型,对博弈纳什均衡的存在性做了分析证明,并 采用迭代功率注水算法来获得纳什均衡策略。仿真结果表 明,迭代功率注水算法具有良好的收敛性。同时,我们在文 献【2】的基础上提出了一种针对多用户MIMO干扰系统的算 法,结合我们建立的非合作功率控制博弈,对多用户MIMO 2004.12.13收到,2005.08.24改回 国家自然科学基金(60372080)和江苏省自然科学基金(BK2004014) 资助课题 干扰系统中进行分布式功率控制,以此有效提高系统的功率 效率。 万方数据

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