[發(fā)明專利]基于非合作博弈的衛(wèi)星通信功率分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611204265.9
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106792731B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張靜;蔣寶強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W52/24;H04W52/26;H04W52/38;H04B7/185
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明提供了一種基于非合作博弈的衛(wèi)星通信功率分配方法，它涉及寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)下的高效資源利用技術(shù)，重點(diǎn)是提供一種基于非合作博弈的功率分配方法。本發(fā)明基于現(xiàn)有衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)屬于星形網(wǎng)絡(luò)，在中心站控制下調(diào)整次要用戶的發(fā)射功率，最大限度的利用主要用戶轉(zhuǎn)發(fā)器的頻譜資源，實(shí)現(xiàn)非合作博弈機(jī)制下的功率分配能力，這樣可以保證主要用戶與次要用戶的QoS業(yè)務(wù)需求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將用戶分為主要用戶與次要用戶，次要用戶與主要用戶共享星上頻譜資源實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，采用的非合作博弈算法，能夠有效描述該場景的功率分配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)整體協(xié)同資源分配能力。特別適用于寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)下的功率資源優(yōu)化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的資源優(yōu)化技術(shù)，尤其涉及一種基于非合作博弈的衛(wèi)星通信功率分配方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星通信中的頻譜資源是一個(gè)典型的資源受限場景，為了更加高效地利用衛(wèi)星頻譜資源，ACM技術(shù)及更高階的調(diào)制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在不斷深入應(yīng)用，近年來隨著認(rèn)知無線電技術(shù)的不斷發(fā)展在地面無線通信中的研究成果日益豐富，其在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用的研究也在不斷深入，與以往傳統(tǒng)的資源利用方式不同，用戶可以機(jī)會(huì)式的利用頻譜資源進(jìn)一步提升其利用效能。基于此，在主要用戶與次要用戶共存的場景下，嚴(yán)格控制次要用戶的發(fā)射功率將自身的傳輸效能最大化，而不影響主要用戶的傳輸能力是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)，因此將認(rèn)知技術(shù)引入衛(wèi)星通信領(lǐng)域有著十分重要的意義。非合作博弈理論是解決這一問題的有效手段之一，可以通過建立代價(jià)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)次要用戶的發(fā)射功率資源的有效分配，達(dá)到公平性與合理性的資源分配目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是使傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)融入認(rèn)知無線電中頻譜共享的思想，使把次要用戶的功率分配問題建模成為非合作博弈理論模型，實(shí)現(xiàn)功率的公平合理分配，最大限度的利用頻譜資源。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為，基于非合作博弈的衛(wèi)星通信功率分配方法，其特征在于包括下列步驟：

(1)中心站根據(jù)檢測星上的干擾溫度來確定干擾門限，以干擾門限確定主要用戶與次要用戶的發(fā)射功率疊加門限；

(2)中心站的網(wǎng)管中心接收主要用戶與次要用戶的QoS要求；

(3)中心站創(chuàng)建用于功率分配的非合作博弈模型；

(4)通過非合作博弈模型，建立相應(yīng)的描述次要用戶發(fā)射功率的代價(jià)函數(shù)；

(5)初始化非合作博弈模型的參數(shù)，參數(shù)包括：發(fā)射功率、目標(biāo)SIR、系數(shù)、迭代次數(shù)；

(6)通過代價(jià)函數(shù)對次要用戶發(fā)射的功率進(jìn)行迭代，檢測是否達(dá)到收斂最優(yōu)解，如果達(dá)到收斂最優(yōu)解，則轉(zhuǎn)到步驟(8)；如果沒有達(dá)到收斂最優(yōu)解，則轉(zhuǎn)到步驟(7)；

(7)檢查是否達(dá)到預(yù)先設(shè)置的最大迭代次數(shù)，如果達(dá)到最大迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)到步驟(8)；如果沒有達(dá)到最大迭代次數(shù)，則轉(zhuǎn)到步驟(6)；

(8)中心站向次要用戶下發(fā)功率分配策略；

(9)次要用戶根據(jù)中心站下發(fā)的功率分配策略進(jìn)行通信；

完成基于非合作博弈的衛(wèi)星通信功率分配。

其中，步驟(3)中的非合作博弈模型，表示為：

其中，p_i為第i個(gè)次要用戶的發(fā)射功率，p^*為納什均衡功率，為第i個(gè)次要用戶的納什均衡功率，J_i為第i個(gè)次要用戶的代價(jià)函數(shù)，γ_i為第i個(gè)次要用戶的SIR，N為次要用戶數(shù)。

其中，步驟(4)中的代價(jià)函數(shù)，表示為：