Abstract
The purpose of this paper is to analyze the power control problem in wireless communications with game theoretic approach. The major contribution of the present paper is that we formulated the problem as a game with a finite number of strategies while most of the previous game theoretic power control literatures modeled with continuous game in which there are infinite number of strategies. It should be noted that the closed-loop power control would be performed in a discrete manner, power up or down from the present level of power with fixed power control step size. We model the current closed-loop power control scheme with the famous Prisoner's dilemma model and show that the power-up strategy is Nash equilibrium. That is, every mobile tries to increase their power and approach to their maximal power. Thus, the outcome of current power control (Nash equilibrium) is inefficient. In order to attain efficient power control for the environment where ICI(Inter-Cell Interference is severe, we developed a new payoff function in which the penalty mechanism is introduced and derived conditions under which power-down becomes Nash equilibrium strategy for all players. Furthermore we examined the trajectory of equilibrium power when the power control game will be played repeatedly.
본 논문에서는 무선통신에서 유한개의 전략집합을 갖는 전력제어 문제를 게임이론을 통하여 분석하였다. 기존의 게임이론을 이용한 전력제어에서는 개방루프 제어에서와 같이 초기전송 전력을 결정하는 연속적인 게임 모델에 국한된 반면, 본 논문에서는 폐루프 전력제어에서와 정해진 전력제어 step size 만큼 전력을 올리거나 내리는 전력제어 문제를 게임 이론의 전형적인 모델 중의 하나인 죄수 딜레마 모형을 이용하여 분석하였다. 분석결과 전력을 올리는 전략이 내쉬 균형임을 증명하였고, 따라서 이와 같은 상황에서는 모든 단말기가 자신의 전력을 향상시키려고 시도하기 때문에 전체 시스템 측면에서는 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 인접 셀 간 간섭이 심각한 환경에서 효율적인 전력제어 알고리즘을 구현하기 위하여 게임모형의 효용함수를 새롭게 정의하였고, 그 결과 모든 단말이 자신의 효용함수를 최대화 하려고 노력한다고 하더라도 자신의 송신 전력이 일정한 수준으로 유지될 수 있는 알고리즘을 개발하였다.
