[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于博弈論下的頻譜分配方法及通信設(shè)備和系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110249736.9
• 申請(qǐng)日: 2011-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102307351A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;鐘似玢;羅笑南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W16/10
• 分類(lèi)號(hào): H04W16/10;H04W16/14;H04W72/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于博弈論下的頻譜分配方法及通信設(shè)備和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，幾乎滲透到國(guó)防和國(guó)名經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并且以驚人的速度朝著高集成化、微型化、低功耗、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)電磁干擾的敏感度越來(lái)越高，同時(shí)由于大量電子設(shè)備的應(yīng)用，高密度、寬頻譜的電磁信號(hào)幾乎充滿了整個(gè)人類(lèi)生存的空間，構(gòu)成了極其復(fù)雜的電磁環(huán)境。如何在設(shè)備和系統(tǒng)與電磁環(huán)境之間尋求一種協(xié)調(diào)的關(guān)系與共存的條件，已成為現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展道路上必須解決的難題。于是以抑制電磁干擾為目的的電磁兼容與電磁防護(hù)技術(shù)就迅猛地發(fā)展起來(lái)了，并且越來(lái)越受到人們的重視，它以電氣和電子科學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)，并注重并解決各種電磁污染所涉及的理論與技術(shù)難題。

隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，可用頻譜資源變得越來(lái)越稀缺。人們通過(guò)采用先進(jìn)的無(wú)線通信理論和技術(shù)，如鏈路自適應(yīng)技術(shù)、多天線技術(shù)等努力提高頻譜利用效率的同時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)全球授權(quán)頻段，尤其是信號(hào)傳播特性比較好的低頻段頻譜的利用率極低。據(jù)研究表明，在任一時(shí)刻，人們所用到的頻譜只占所有可用頻譜的2％一6％。問(wèn)題并不是真正的頻譜匱乏，而是我們沒(méi)有一種在滿足現(xiàn)行授權(quán)頻譜用戶(hù)的要求的同時(shí)，對(duì)頻譜訪問(wèn)進(jìn)行智能管理的技術(shù)。因此近幾年來(lái)，能夠?qū)Σ豢稍偕念l譜資源實(shí)現(xiàn)再利用的頻譜共享技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。認(rèn)知無(wú)線電(cognitive?radio，CR)作為一種智能的頻譜共享技術(shù)，能夠依靠人工智能的支持，感知無(wú)線通信環(huán)境，根據(jù)一定的學(xué)習(xí)和決策算法，實(shí)時(shí)自適應(yīng)地改變系統(tǒng)工作參數(shù)，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)和有效地利用空閑頻譜，理論上允許在時(shí)間、頻率以及空間上進(jìn)行多維的頻譜復(fù)用，這將大大降低頻譜和帶寬限制對(duì)無(wú)線技術(shù)發(fā)展的束縛。

當(dāng)人們通過(guò)采用先進(jìn)的無(wú)線通信理論和技術(shù)來(lái)努力提高頻譜利用率的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)全球授權(quán)頻段，尤其是低頻段頻譜的利用率極低。美國(guó)加州大學(xué)Berkely分校對(duì)頻譜的利用情況做了一次統(tǒng)計(jì)，如圖1所示，發(fā)現(xiàn)3GHz以上的頻段幾乎沒(méi)有被使用，而3GHz以下的頻段有多大70％的未被充分利用。現(xiàn)有技術(shù)不夠智能、靈活，當(dāng)然也不具有系統(tǒng)地智能學(xué)習(xí)的功能。此外，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)只要投入使用后，重新配置、系統(tǒng)升級(jí)的難度、工作量以及成本均較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于博弈論下的頻譜分配方法及通信設(shè)備和系統(tǒng)，通過(guò)博弈論為設(shè)備分配相應(yīng)的頻率資源，解決現(xiàn)有設(shè)備環(huán)境中電磁兼容性的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于博弈論下的頻譜分配方法，包括：

認(rèn)知無(wú)線電小區(qū)下的第一用戶(hù)利用貝努利試驗(yàn)進(jìn)行頻譜資源的概率計(jì)算，判斷頻譜資源中的一個(gè)通信信道是否為第一用戶(hù)所占用；

如果所述通信信道為第一用戶(hù)所占用，第一用戶(hù)計(jì)算所述第一用戶(hù)在所有可用通信信道上產(chǎn)生的干擾值Io，并將所述干擾值Io發(fā)送至認(rèn)知無(wú)線電小區(qū)下的用戶(hù)；

認(rèn)知無(wú)線電小區(qū)下的第二用戶(hù)的接收端收到干擾值Io后，計(jì)算除第二用戶(hù)之外的用戶(hù)對(duì)第二用戶(hù)的干擾值Id，計(jì)算頻譜資源中每個(gè)信道上的效用函數(shù)U1；

第二用戶(hù)根據(jù)效用函數(shù)U1值結(jié)果提取效用函數(shù)值U1值高所對(duì)應(yīng)的通信信道作為第二用戶(hù)的通信信道。

所述第二用戶(hù)根據(jù)效用函數(shù)U1值結(jié)果提取效用函數(shù)值U1值高所對(duì)應(yīng)的信道作為第二用戶(hù)的通信信道之后還包括：

第二用戶(hù)將選定的通信信道通過(guò)公共控制信道發(fā)送給認(rèn)知無(wú)線電小區(qū)下的所有用戶(hù)；

認(rèn)知無(wú)線電小區(qū)下的所有用戶(hù)對(duì)收到的第二用戶(hù)選定的通信信道進(jìn)行確認(rèn)，并更新自身的信道狀態(tài)表。

所述第二用戶(hù)根據(jù)效用函數(shù)U1值結(jié)果提取效用函數(shù)值U1值高所對(duì)應(yīng)的通信信道作為第二用戶(hù)的通信信道包括：

在第二用戶(hù)沒(méi)有受到第一用戶(hù)的干擾時(shí)，提取效用函數(shù)值U1值最大所對(duì)應(yīng)的通信信道作為第二用戶(hù)的通信信道；

在所述用戶(hù)受到第一用戶(hù)的干擾時(shí)，提取效用函數(shù)值U1次之于最大值所對(duì)應(yīng)的通信信道最為第二用戶(hù)的通信信道。

所述第二用戶(hù)根據(jù)效用函數(shù)U1值結(jié)果提取效用函數(shù)值U1值高所對(duì)應(yīng)的通信信道作為第二用戶(hù)的通信信道還包括：

當(dāng)通信信道所對(duì)應(yīng)的效用函數(shù)值U1相同時(shí)，隨隨機(jī)選擇一個(gè)通信信道作為第二用戶(hù)的通信信道。

所述效用函數(shù)U1表達(dá)式為：