博弈论是一种研究自私个体间竞争以及合作问题的工具,分为非合作和合作博弈。非合作博弈的解“纳什均衡(NE: Nash Equilibrium)”,给出了自私个体在最大化自己效益的竞争过程中的均衡状态。常用的合作博弈的解“纳什议价解(NBS: Nash Bargaining Solution)”,则以最大化集体利益为目标,建立一种约束性的协议使每个个体对于合作后所得到的集体利益的分配方式达成共识。NBS强调了公平性且一般具有帕累托最优性,而NE通常需要进行帕累托改进。本文利用博弈的基本思想及其经典的数学模型,分析了协作通信网络以及分层的PMP/Mesh混合结构网络中的资源分配问题,主要研究内容如下。首先利用基于价格机制的非合作博弈理论研究了频分多址(FDMA)协作通信网络中的资源分配问题。研究模型包括:(1)供过于求的市场竞争模型,多个中继节点相互竞争出售自己的频谱资源给单个用户节点;(2)供不应求的市场竞争模型,多个用户节点竞争单个中继节点的有限的频谱资源。博弈中综合考虑了中继及用户节点的效用最大化问题,证明了NE解的存在性及帕累托有效性,给出了一种求解NE的分布式自适应算法,并分析了算法的稳定性条件。为了获得一个帕累托占优解,给出了一种以最大化博弈参与者效用和为目标的均衡改进方法。仿真结果显示,价格博弈可以激励中继节点参与协作通信并且对协作资源进行合理的分配。此外,在供过于求的市场模型下,给出了基于粒子群优化(PSO)的博弈解搜索算法,并且比较了放大转发(AF)和译码转发(DF)两种不同协作协议下的博弈结果。其次,在基于时分多址(TDMA)的协作通信网络中,利用合作博弈提出了协作转发码元数和码元传输功率的联合分配的算法。在博弈中,每个节点都是能量和功率受限的,自私节点只有在协作后的数据速率不低于非协作的速率时才参与协作。为求解NBS,将联合的资源分配博弈依次分解为码元分配子博弈和功率分配子博弈。仿真表明:用户均能通过参与协作而获益,并且资源整体利用效率损失很小,因此NBS是公平且有效的。本文还研究了一种基于中低空平台的WiMAX(AirWiMAX)系统,该系统基于分层的PMP/Mesh拓扑结构,上层骨干网以Mesh结构构建并且支持下层网络的PMP方式接入,目的是为应急通信系统提供高容量和吞吐量,并且保障地面用户的QoS需求。针对上述网络的下行链路,本文采用赋以公平性准则的合作博弈理论,提出一种时、频、功率资源联合分配的算法。仿真结果表明,与最大速率以及最大最小公平性资源分配算法相比,博弈的结果在系统吞吐量及公平性上获得了较好的折中。最后,研究了PMP/Mesh结构下Mesh终端到Mesh基站上行链路的功率控制问题。在基于码分多址(CDMA)的系统中,各终端的目标是在能量有限的条件下最大化其所能传输的数据量,因此问题可以建模为一个非合作功率控制博弈,文中分析了该博弈NE解的性质。进一步地,通过引入“代价函数”实现了均衡的改进,对于改进后博弈的相关性质运用“超模博弈”理论进行了研究,仿真验证了功率控制算法的有效性。