[發(fā)明專利]認知網絡中基于定價的最優(yōu)功率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410219921.7
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104010288B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 王正強;蔣鈴鴿;何晨
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W4/24
• 分類號: H04W4/24;H04W16/14;H04W52/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發(fā)明涉及認知網絡中功率控制技術領域，具體地，涉及認知網絡中基于定價的最優(yōu)功率控制方法。

背景技術

在認知網絡下，次用戶可以通過租借主用戶的頻譜，來接入頻譜進行數(shù)據(jù)傳輸。為了保證自身的服務質量和獲得頻譜租借的動機，主用戶可以通過對次用戶的干擾進行收費。首先，主用戶對于各次用戶的單位干擾功率制定一定的價格，通過將該價格廣播給各次用戶；次用戶基于該價格通過非合作博弈來控制自身的功率。主用戶和次用戶之間的這種交互行為可以通過Stackelberg博弈來分析。由于主用戶的定價將影響次用戶的功率，從而影響自己的收益。因此，為了保證次用戶對于主用戶的總干擾小于干擾門限并最大化自身的收益，主用戶需要采用合理的定價策略來控制次用戶的功率。通過遞歸的方法，主用戶的收益函數(shù)的函數(shù)可以表示為次用戶功率的非凸優(yōu)化函數(shù)，因此，傳統(tǒng)的凸優(yōu)化算法并不能直接用來找到主用戶的最優(yōu)定價和次用戶的最優(yōu)功率。

近年來，在認知網絡中基于定價方法來控制次用戶的功率進行研究正受到越來越多的關注。對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，相關文獻如下：

Hui Yu等人在《2010IEEE Transactions on Vehicular Technology,May.2010,vol.59,no.4,pp.1769–1778.》上發(fā)表了題為“Pricing for uplink power control in cognitive radio networks”的文章。該文章考慮主用戶和次用戶都處于一個服務基站的情形，在一定干擾門限下，次用戶可以通過對主用戶的干擾進行付費而容許接入基站。由于主用戶最大化效用函數(shù)是非凸的，文章將主用戶的策略設定成一定的線性比例關系，該方法獲得一個次優(yōu)的定價算法。同時，系統(tǒng)模型中主用戶和次用戶接入的基站是同一個基站，并不能直接拓展到次用戶和主用戶的基站是不同的情形。

Xin Kang等人在《2012IEEE Journal on Selected Areas in Communications，Apr.vol.30,no.3,pp.538–549.》上發(fā)表了題為“Price-based resource allocation for spectrum-sharing femtocell networks:A stackelberg game approach”的文章。該文章提出了的模型拓展了Hui Yu等人的模型，主用戶和次用戶的基站可以不同的。提出了一種非一致的定價模型來最大主用戶的收益。由于該算法是通過將次用戶的最壞情況的干擾來解耦次用戶之間的相互干擾，從而忽略掉次用戶之間的相互干擾鏈路，該定價方法所獲得的功率控制方法是次優(yōu)的，并不能最大化主用戶的收益。

由相關研究可知，為了最大化主用戶的收益，同時保證次用戶的總干擾小于干擾門限，需要主用戶對各個次用戶采用一定的定價來控制次用戶的功率。本發(fā)明基于通過變量替換將主用戶的效用函數(shù)的非凸函數(shù)表示為一個等價凸優(yōu)化問題，基于該等價優(yōu)化問題，提出最大化主用戶的收益的最優(yōu)功率控制方法。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種認知網絡中基于定價的最優(yōu)功率控制方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有的認知網絡中基于定價的功率控制方法并能獲得次用戶的最優(yōu)功率和最大化主用戶的收益，提供了一種最優(yōu)的功率控制方法來最大化主用戶收益。本發(fā)明能夠使得主用戶在知道次用戶的信道信息和偏好因子的情況下，通過至多次用戶個數(shù)次的迭代來找到次用戶的最優(yōu)功率和主用戶的最優(yōu)定價。該定價方法在保證次用戶對于主用戶的干擾小于給定的干擾門限的前提下，基于最大化主用戶收益的等價凸優(yōu)化問題的最優(yōu)解和變量替換之間關系，找到次用戶的最優(yōu)功率，比傳統(tǒng)基于非一致的定價方法提高了主用戶的收益，并可以容許更多次用戶接入頻譜。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種認知網絡中基于定價的最優(yōu)功率控制方法，包括如下具體步驟：

第一步：初始化次用戶個數(shù)和次用戶容許因子；

第二步：將次用戶容許因子降序排列；

第三步：計算各個次用戶的判定因子；

第四步：如果最后一個次用戶的容許因子大于它的判定因子，則給出次用戶的最優(yōu)功率和主用戶的定價方法，方法結束；

第五步：針對第四步，如果最后一個次用戶的容許因子小于或者等于它的判定因子，則將最后一個次用戶的功率設置為零，轉到第四步，對其余的次用戶的容許因子和它的判定因子進行比較，直到條件滿足，計算出最優(yōu)功率和給出主用戶的定價。