Opportunistic power control and robust equalization in wireless networks : automatic control and game theory approaches

A interferência é um dos fatores limitantes do desempenho individual e global em redes de comunicação sem fio. Neste trabalho, duas técnicas clássicas de gerenciamento de interferência são estudadas: o controle de potência de transmissão e a equalização de canal. Três abordagens são consideradas para o controle de potência distribuído e oportunista. A primeira tem por base a teoria dos jogos estáticos não-cooperativos e teorias de funções iterativas, resultando em uma classe de algoritmos. Na segunda abordagem, propomos diferentes algoritmos derivados de formulações e soluções tradicionais dos controles H2 e misto H2/H∞.Por fim, aplicamos a teoria dos jogos dinâmicos ao problema para a obtenção de dois novos algoritmos de controle de potência. A segunda parte da tese, que trata do problema da equalização, é dividida em dois tópicos. No primeiro, fazemos uma análise de "pior caso" do atraso de equalização por meio de conceitos da teoria dos jogos não-cooperativos. No segundo tópico, apresentamos duas propostas para a reunião das características desejáveis dos equalizadores H2 e H∞: uma combinação convexa dos dois filtros e um esquema de adaptação do nível de robustez do filtro H∞.Interference is a limiting factor of individual and global performance in wireless communication networks. In this work, two classical interference management techniques are studied: the transmission power control and the channel equalization. Three approaches are considered for distributed and opportunistic power control. The first one is based on static non-cooperative game theory and theories of iterative functions, providing a class of algorithms. In the second approach, we propose different algorithms derived from formulations and traditional solutions of H2 control and mixed H2/H∞ control. Finally, we apply dynamic game theory to the problem for obtaining two new power control algorithms. The second part of the thesis, devoted to channel equalization, is divided into two topics. In the first one, we provide a "worst case" analysis for equalization delay by using concepts of noncooperative game theory. In the second topic, we present two proposals for the combination of the desirable characteristics of H2 and H∞ equalizers: a convex combination of the two filters and a scheme for adapting the robustness level of the H∞ filter