[發(fā)明專利]基于博弈類型選擇的動態(tài)頻譜分配的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010591646.3
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN102026201A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任品毅;吳廣恩;王熠晨;龔敏康;尹穩(wěn)山;晏雙成;張世嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源管理設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種基于博弈類型選擇的動態(tài)頻譜分配的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信業(yè)務(wù)需求的持續(xù)增長，目前適宜于無線通信服務(wù)的頻段已變得十分擁擠，監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)認(rèn)識到傳統(tǒng)的固定頻譜方式是非常低效的。基于認(rèn)知無線電的動態(tài)頻譜分配允許次級用戶(未授權(quán)用戶)在不干擾初級用戶(授權(quán)用戶)通信的前提下，以協(xié)商和擇機(jī)的方式動態(tài)接入初級用戶的空閑頻段，從而提高頻譜利用率。因此，動態(tài)頻譜分配被認(rèn)為是緩解無線頻譜短缺、提高頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中，用戶設(shè)備設(shè)備具有一定認(rèn)知能力，單個用戶的頻譜決策會受到自身其他用戶決策的影響；同時，用戶的決策是自主的。因此，博弈論模型是研究動態(tài)頻譜分配的常用工具，許多學(xué)者已對此展開了研究。Zhu給出了基于博弈論的動態(tài)頻譜分配研究的綜述。Zhao等利用博弈論對認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能評估，并給出了度量方法和效用函數(shù)。為保證PU的QoS和SU的BER要求，Attar等提出了一種基于合作博弈和納什談判的分配框架。針對用戶的自私特性，Wang等提出了機(jī)制設(shè)計(jì)問題，使得講真話成為局中人的最好策略。Wu等提出了一種基于懲罰的重復(fù)博弈模型，使得用戶有動機(jī)交換自己的真實(shí)信息。頻譜租賃和次級頻譜交易市場是實(shí)現(xiàn)動態(tài)頻譜分配的重要類型。Jayaweera等研究了借助功率控制的博弈實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)頻譜租賃問題。在Niyato等建立的次級頻譜市場交易模型中，多個PU為贏得SU展開非合作博弈。Mihaela等利用隨機(jī)博弈分析了多種集中式和分布式次級頻譜接入市場，并給出了可以滿足效用和公平性度量目標(biāo)的最優(yōu)策略。Huang和Gandhi分析了在干擾限制約束下的拍賣博弈問題。

已有的研究多假定動態(tài)頻譜分配的博弈類型是不變的，實(shí)際上，頻譜分配過程中局中人的博弈類型會隨著不同的競價(jià)和需求態(tài)勢發(fā)生改變。比如CRBS可以降低自己的出價(jià)以換取更多的頻譜需求，從而提高自己的收益。在本專利中，我們研究了也即認(rèn)知基站面對多類型終端設(shè)備的接入請求，如何通過一對一的定價(jià)博弈提高自己的收益，同時鼓勵用戶的頻譜利用。研究表明，基站可以根據(jù)SU的頻譜利用能力，靈活地選擇博弈類型以最大化自己的收益，同時不損害SU的收益，并鼓勵SU的頻譜利用。提出的頻譜分配流程可以有效地保證博弈的順利進(jìn)行，并同已有流程兼容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有效地增加認(rèn)知基站和次級用戶的回報(bào)，并促進(jìn)頻譜利用的基于博弈類型選擇的動態(tài)頻譜分配的實(shí)現(xiàn)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：在通信場景中，認(rèn)知基站(cognitive?radio?base?station，CRBS)和次級用戶(secondary?users，SU)的行為有以下階段：

(1)CRBS提出頻譜報(bào)價(jià)w；

(2)SU觀測到(并接受)w，隨后選擇頻譜使用量L；

(3)CRBS和SU的回報(bào)分別為U(w，L)和π(w，L)；

對于第一階段中CRBS提出的任意報(bào)價(jià)w，SU在第二階段中通過最大化其回報(bào)來決定最優(yōu)的頻譜需求L^*(w)，即

maxL≥0π(w,L)=maxL≥0{R(L)-wL}]]>

求得最優(yōu)頻譜需求L^*(w)；

逆推到第一階段，CRBS選擇w^*使U(w^*，L^*(w^*))達(dá)到最大化，該報(bào)價(jià)被稱為動態(tài)博弈下的最優(yōu)單位報(bào)價(jià)，記為下式的解：