[發(fā)明專利]一種基于博弈論的多接入帶寬分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410018845.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103813411B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱琦;羅劍琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W48/06
• 分類號(hào): H04W48/06;H04W48/18;H04W72/04
• 代理公司: 江蘇愛(ài)信律師事務(wù)所32241
• 代理人: 劉琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于博弈論的多接入帶寬分配方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將是由多種無(wú)線接入技術(shù)共同組成的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，它們?cè)谌萘俊⒔尤胨俾屎透采w范圍上各不相同，存在較大的差異性。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為用戶能夠得到更好的服務(wù)提供了可能，用戶不再只能單一的選擇某個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而是可以根據(jù)自身情況選擇合適的單個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。由于多模終端的出現(xiàn)，在下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中終端將可以同時(shí)接入多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)（如UM?TS和WLAN），多種技術(shù)的融合能夠給用戶提供更好更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，因此用戶如何選擇所接入的網(wǎng)絡(luò)和如何分配不同網(wǎng)絡(luò)的資源成為研究的一個(gè)重要問(wèn)題。

目前對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下用戶如何選擇接入的網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)后的資源分配問(wèn)題大致可以分為多屬性決策類，效用函數(shù)類和博弈論方法類。多屬性決策方法考慮網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)屬性值，根據(jù)用戶偏好或者業(yè)務(wù)需求等考慮不同屬性值的不同權(quán)重，并對(duì)不同屬性值進(jìn)行加權(quán)得到最終結(jié)果，選取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入。效用函數(shù)和博弈論方法可以相互結(jié)合確定網(wǎng)絡(luò)選擇的結(jié)果。博弈論方法包含三要素，即博弈參與者、策略集合和收益。博弈論方法用于解決網(wǎng)絡(luò)選擇問(wèn)題時(shí)通常有以下方面：1）網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)之間博弈；2）網(wǎng)絡(luò)和用戶之間博弈；3）用戶和用戶之間博弈。以往的采用博弈論原理解決網(wǎng)絡(luò)選擇和帶寬分配的算法大多不考慮用戶個(gè)體的差異性，而是將所用用戶作為相同的個(gè)體進(jìn)行考慮，而實(shí)際情形中不同用戶之間的差異性是普遍存在的，無(wú)論是在業(yè)務(wù)需求、地理位置還是QoS服務(wù)質(zhì)量需求方面，不同的用戶都會(huì)存在差異性。同時(shí)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)必將成為下一代移動(dòng)通信的主流，在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶所處區(qū)域內(nèi)會(huì)覆蓋存在多種不同的網(wǎng)絡(luò)，從而用戶可選擇的網(wǎng)絡(luò)增加，不再局限于單一網(wǎng)絡(luò)的選擇，而是可以更加廣泛的選擇多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，實(shí)現(xiàn)多流并發(fā)提高自身的QoS質(zhì)量。而現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)選擇和資源分配局限于單一網(wǎng)絡(luò)的選擇，對(duì)多接入算法的研究還很欠缺。

本發(fā)明將博弈論原理應(yīng)用到異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬分配和網(wǎng)絡(luò)選擇中，同時(shí)將用戶所處位置信息的不同進(jìn)行考慮，不再將用戶作為相同的個(gè)體進(jìn)行考慮，對(duì)用戶可以同時(shí)接入多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的情形進(jìn)行考慮，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的收益函數(shù)，對(duì)用戶間的非合作博弈進(jìn)行建模，最終求解納什均衡得到最終的帶寬請(qǐng)求策略和接入的網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種可以有效均衡負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)方收益，最大化用戶收益，提高資源效用的基于博弈論的多接入帶寬分配方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于博弈論的多接入帶寬分配方法，包括以下步驟：

1）確定每個(gè)用戶的可接入網(wǎng)絡(luò)集合：

首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)間的交叉重疊，將異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境劃分為包括非重疊區(qū)域在內(nèi)的A個(gè)區(qū)域；

接著根據(jù)用戶所處位置信息計(jì)算每個(gè)區(qū)域中的用戶個(gè)數(shù)n_a，a＝1,2,3...,A，且其中a代表區(qū)域編號(hào)，A為系統(tǒng)中的區(qū)域總數(shù)，n為系統(tǒng)中的用戶總數(shù)；

然后確定每個(gè)區(qū)域中所有用戶的可接入網(wǎng)絡(luò)：將區(qū)域中覆蓋的網(wǎng)絡(luò)作為該區(qū)域中用戶的可接入網(wǎng)絡(luò)，并用1,2,...,m_i對(duì)用戶i的可接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編號(hào)，其中m_i代表用戶可接入網(wǎng)絡(luò)的總數(shù)；

2）計(jì)算系統(tǒng)中每個(gè)用戶獲得可接入網(wǎng)絡(luò)的接收信噪比Si_j：根據(jù)用戶i接收到的可接入網(wǎng)絡(luò)j的接收信號(hào)強(qiáng)度P_ij，計(jì)算其獲得可接入網(wǎng)絡(luò)j的接收信噪比其中i為用戶編號(hào)，j為可接入網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，N為信道噪聲功率；

3）構(gòu)建用戶的收益函數(shù)：

首先根據(jù)下式計(jì)算每個(gè)用戶獲得所有可接入網(wǎng)絡(luò)的吞吐量帶來(lái)的效用：

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