Tillämpningar av spelteori inom trådlösa nätverk
Applications of Game Theory in Wireless Networks

EIT125F, 3 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2015
Beslutad av: FN1/Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2015-05-18

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för elektro- och informationsteknik
Kurstyp: Ren forskarutbildningskurs
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Efterfrågan på trådlös kommunikation ökar i allt snabbare takt. Spelteori har visat sig vara ett robust verktyg för att lösa problem med resurstilldelning. Kursen syftar till att belysa spelteorins tillämpningar inom trådlösa nätverk genom att klassificera spelteorins metoder med särskilt beaktande av resursdelning inom trådlösa nätverk, inklusive bestämning av uteffektnivå, kanaltilldelning, kontroll av tillgång till mediet och schemaläggning av sändningar. I dessa fall skall kursen även ge doktoranden möjlighet att undersöka själviskt beteende och att välja och använda tillämpliga incitamentsystem för att främja samarbete mellan de deltagande enheterna för att uppnå en globalt effektiv resursdelning.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna förstå de krav som måste uppfyllas för att avgöra om spelteoretisk modellering generellt sett passar ett visst resurstilldelningsproblem.
• uppvisa en grundlig förståelse om såväl spelteori som resurstilldelning inom trådlösa nätverk, i synnerhet när motstridande krav uppstår.
• förstå villkoren för att välja lämpliga spelteoretiska metoder för att lösa de olika resurstilldelningsproblemen inom trådlösa nätverk.
• visa kunskaper om analysen av spelteoretiska modeller med hänsyn till olika lösningsbegrepp (t.ex. Nash-jämnvikt, korrelerad jämnvikt, Pareto-effektivitet, mm) som kan tillämpas på olika resurstilldelningsproblem.
• förstå samarbetande spelteoretisk modellering och incitamentsystem som är till nytta för att uppnå de eftersökta resurstilldelningslösningarna.

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna självständigt använda spelteori för att modellera resurstilldelningsproblem och kritiskt analysera lösningar inom de utvecklade modellerna.
• visa förmåga att utvärdera kvaliteten på olika lösningar på samma problem och att designa passande mekanismer för att uppnå de eftersökte lösningarna.
• kunna utveckla lämpliga algoritmer för att implementera modellerna eller mekanismerna.

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna välja tillvägagångssätt för att kritiskt analysera resurstilldelningsproblem inom trådlös kommunikation med passande spelteoretiska modeller och meningsfulla lösningsbegrepp.
• visa förmåga att hitta effektiva lösningar bland en uppsättning lösningar, med hänsyn till olika uppfattningar om lösningseffektivitet.
• kunna utvärdera modellernas beteende för realistiska scenarion och identifiera möjliga flaskhalsar som kan uppstå i sådana situationer.

Kursinnehåll

1. Resurstilldelningsproblem inom trådlösa nätverk: mobilnätverk och bredband, trådlösa LAN, multihop-nätverk, kognitivradionätverk 2. Spelteori i ett nötskal: definitioner, speltaxonomi, lösningsbegrepp, lösningseffektivitet, inlärning inom spel, nyttiga spelstrukturer, exempel på resurstilldelningsspel inom trådlös kommunikation 3. Incitamentsystem: begrepp, taxonomi, fallstudier inom trådlös kommunikation 4. Mekanismdesign: begrepp, auktioner, fallstudier inom trådlös kommunikation 5. Samarbetande spelteori: koalitionsbildning, förhandlingsprotokoll, utvalda problem inom trådlös kommunikation 6. Empirisk spelteoretisk analys: simuleringsmetoder, modellkomplexitet, konvergens, kommunikation- och beräkningskostnader

Kurslitteratur

• Roughgarden, T., Tardos, E. & Vazirani, Vijay V.: Algorithmic Game Theory. Cambridge University Press, 2007.
• Boche, H., Honig, Michael L. & Poor, H. Vincent: Mechanisms and Games for Dynamic Spectrum Allocation. Cambridge University Press, 2014.
• Niyato, D., Saad, W., Baar, T. & Hjrungnes, A.: Game Theory in Wireless and Communication Networks: Theory, Models, and Applications. Cambridge University Press, 2012.

Andra utvalda material från litteraturen.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig rapport, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna, övrigt. Doktoranderna ska också göra en mini-projektet som en del av kurskraven.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: Doktoranderna ska vara flytande i standard matematik, grunderna i spelteori, och grundläggande begreppen trådlös kommunikation.

Övrig information

Kursansvarig: Saeed Bastani, saeed.bastani@eit.lth.se

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: