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초록
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본 고에서는 최근 들어 분산적이고 자율적인 통신네트워크가 등장하면서 이러한 시스템을 분석하기 위한 도구로서 주목받고 있는 게임이론을 응용한 무선 설계 기술에 대한 소개를 목적으로 하고 있다. 게임이론의 기본적인 개념을 소개하고, 게임이론을 적용한 무선 설계 기술 중 인접셀 간섭을 줄이기 위한 전력제어 방식에 대하여 간단히 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리고 각 경기자 n 명의 전략집합에 대한 카르테시안 곱(Cartesian product) 집합을 S=S1×S2×…×Sn 이라 하자.
  • 뿐만 아니라 내쉬 균형은 게임에 따라서 유일하지 않을 수 있다는 문제점도 있다. 노벨상 공동 수상자인 Selten 교수를 비롯한 많은 학자들이 이 문제를 해결하기 위하여 여러 개의 내쉬균형 전략들 중 보다 합리적인 전략만을 취사선택하는 균형전략의 개선(refinement)에 대해서 연구를 수행하였다.
  • 다음으로 전략집합이 무한집합인 경우의 모형화 예를 앞에서 언급한 쿠르노 게임을 이용하여 예시해 보자. 설명의 편의를 위해 기업이 두 개만 존재하는 복점(duopoly) 시장을 가정하자.
  • 한편 만일 둘 다 자백을 하면 5년 동안 수감되어야 하고, 둘 다 부인하면 증거 불충분으로 6개월의 구치소 수감만 하면 된다고 하자. 또한 한 사람은 자백을 하고 또다른 사람은 거짓으로 버티면 거짓을 한 사람은 가중 처벌되어 9년을 수감되어야 하는 반면에 자백을 한 사람은 정상이 참작되어 3년만 수감되면 된다고 하자. 이러한 상황을 효용함수로 표현하기 위한 가장 좋은 방법은 행렬식 표현을 활용하는 것으로서, 위 예를 행렬로 표현해 보면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • 본 고에서는 게임이론에 대한 기본적인 소개와 게임이론이 적용될 수 있는 분야에 관하여 알아보았다. 또한 게임이론을 적용한 무선 설계 기술의 한 예로써 인접셀 간섭을 줄이기 위한 전력제어 방식에 대하여 기술하였다.
  • 본 고에서는 통신시스템을 분석하기 위한 도구로서 게임이론의 기본적인 개념을 소개하고, 게임이론을 통신시스템에 적용한 한 예로써 게임이론을 적용한 인접셀 간섭 완화 기법에 대하여 소개한다.
  • 그렇다면 우월전략이 존재하지 않는 게임에서는 어떤 전략을 선택하는 것이 바람직할 것인가? 이에 대한 해답을 제시하는 것이 유명한 내쉬 균형이라는 개념이다. 우선 내쉬 균형의 정의부터 살펴 보자.
  • 이러한 관점에서 게임상황에서의 해의 의미인 균형이라는 개념을 엄밀하게 정의하면 어떤 내용이 될까? 우선 합리적인(rational) 사람이라면 누구나 가장 쉽게 바람직한 전략으로 인정할 수 있는 우월전략(dominant strategy)의 개념부터 살펴보자.
  • 이해를 돕기 위하여 앞에서 언급한 죄수의 딜레마 게임을 모형화해보자. 이 예를 보면 두명의 공범 용의자가 경기자이므로 경기자 집합은 N = {1, 2} 가 되고, 각 용의자들이 선택할 수 있는 전략은 자백을 하는 것과 자백을 하지 않고 범죄행위를 부인하는 두가지가 있으므로 si = {자백, 부인}로 표현할 수 있다.

가설 설정

  • 1) 단말의 초기 송신전력을 0에서 pmax 사이의 임의의 값으로 설정한다.
  • 단말의 기본 전력제어는 개방루프와 폐루프 전력제어를 이용하였다[9]. 단말과 기지국 사이의 경로이득은 path-loss와 log-normal shadowing을 함께 고려하였고, 모든 채널은 완벽하게 추정할 수 있다고 가정하였다.
  • 다음으로 전략집합이 무한집합인 경우의 모형화 예를 앞에서 언급한 쿠르노 게임을 이용하여 예시해 보자. 설명의 편의를 위해 기업이 두 개만 존재하는 복점(duopoly) 시장을 가정하자. 그러면 경기자 집합은 N = {1, 2} 가 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
게임이란 무엇인가? 게임이라고 하는 것은 하나 이상의 사람들이 모여서 각자의 어떤 의사결정을 통해서 승패를 가르는 것이다. 따라서 게임이 성립되기 위해서는 게임 참가자(또는 선수)들과 게임의 규칙이 있어야 한다.
게임 이론의 구성요소는 무엇인가? 게임이론에서는“여러 (경제)주체가 모여서 의사 결정을 내리고, 그 결과에 의해서 정해진 보수를 얻는 상황”을 게임상황(game situation)이라고 부른다. 이러한 게임 상황을 분석하기 위한 도구인 게임 이론의 구성요소로는 경기자(players), 전략집합(strategy set), 그리고 효용함수(utility function) 또는 보수(payoff)의 세 가지가 있다. 여기서 경기자는 게임상황에서 의사결정을 하는 주체로서 일반적인 게임에 있어서 참가자에 대응되는 개념이다.
우월전략이란 무엇인가? 다른 경기자들이 어떤 전략을 선택하든 간에 상관없이 한 경기자에게 항상 가장 높은 보수를 보장하는 전략이 있다면 그 전략을 선택하는 것이 바람직하다는 주장에 이의를 제기할 사람이 없을 것이다. 게임이론에서는 그러한 전략을 그 경기자의 우월전략(dominant strategy)이라고 부른다.
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참고문헌 (12)

  1. Altman, E., Boulogne, T., El-Azouzi, R., Jimenez, T. and Wynter, L., "A survey on networking games in telecommunications", Computers & Operations Research, Vol. 33, 2006, pp.286-311 

  2. Fudenberg, D. and Levine, The Theory of Learning in Games, The MIT Press, Cambridge, 1998 

  3. Fudenberg, D. and Tirole, J., Game Theory, MIT Press, Cambridge, 1991 

  4. Ji, Zhu and Ray Liu, K. J.," Dynamic spectrum sharing: a game theoretic overview", IEEE Communications Magazine, May 2007, pp.88-94 

  5. MacKenzie, A. B. and R., DaSilva, Game theory for Wireless Engineers, Morgan & Claypool Publishers, 2006 

  6. Siegfried, T., A Beautiful Math, Joseph Henry Press, Washington D.C., 2006 

  7. Srivastava, V., Neel, J., MacKenzie, A. B., Menon, R., DaSilva, L. A., Hicks, J. E., Reed, J. H. and Gilles, R. P., "Using game theory to analyze wireless ad hoc networks", IEEE Communications Surveys and Tutorials, Vol. 7, No. 4, 2005, pp.46-56 

  8. 왕규호, 게임이론, 박영사, 2005 

  9. IEEE Std. 802.16-2004: IEEE Standard for Local and metropolitan area networks ?Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, June 2004. 

  10. IEEE 802.16m-08/004r 3, "IEEE 802.16m Evaluation Methodology Document (EMD)", July 2008. 

  11. 이덕주, 홍인기," 통신시스템을 분석하기 위한 도구로서의 게임이론", 한국통신학회지 정보와 통신 26권7호, 2009년 7월, pp.3-9 

  12. 김주협, 장연식, 이덕주, 홍인기," 게임이론을 이용한 유한전략집합을 갖는 전력제어 알고리즘", 한국항행학회 논문지 13권 1호, 2009년 2월, pp.87-96 

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