[發明專利]基于層次分析法和進化博弈理論的異構網絡選擇接入方法

有效

• 申請號: 201710208891.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107105453B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 江琦;王華洋;唐昊;胡子琛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W28/24;H04W48/20;H04W52/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開一種基于層次分析法和進化博弈理論的異構網絡選擇接入方法，包括：1根據層次分析法，求出不同業務對不同網絡屬性要求的歸一化權重值向量；2使用進化博弈模型對異構無線網絡進行數學建模，并對獎勵函數模型進行定義；3求解異構無線網絡中用戶的平均獎勵函數值，根據進化博弈的支付導向型模型進行網絡基站選擇；4每一輪博弈結束后，本輪博弈后的用戶連接狀態與前一輪博弈后的用戶連接狀態進行比對；若完全相同，系統進入均衡狀態，博弈過程結束；否則，返回第3步，直至系統進入均衡狀態。本發明能在充分保證QoS的情況下，有效提高用戶之間公平性和減少用戶終端能耗，從而實現用戶在享受高QoS的同時，提高終端的續航能力。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體是一種基于層次分析法和進化博弈理論的異構網絡選擇接入方法。

背景技術

無線異構網絡主要由不同網絡制式的網絡基站以及同一網絡制式不同發射功率的網絡基站共同組成的無線通信系統，是無線移動通信未來發展的主要趨勢，在城市商業區、學校、大型辦公區域等基本都是處于所述的無線異構網絡中。隨著社會經濟和文化的快速發展，用戶對業務的需求呈現爆發式增長，此外用戶對業務種類的需求也不斷的多樣化；然而用戶處于復雜的無線異構網絡中時，如何結合自身業務請求的特點來充分利用所處區域中不同網絡基站的特性對提高用戶的QoS(服務質量)有直接的影響；高效的網絡選擇方法對整個異構網絡性能的提升意義重大，一直是該領域的一個研究熱點。

由于無線異構網絡自身網絡制式的復雜性以及用戶業務的多樣性，所以無線異構網絡中的網絡選擇方法大部分采用的都是分布式控制，又因為多屬性決策方法和博弈理論在分布式控制系統研究上有許多優勢，所以關于多屬性決策方法和博弈理論在無線異構網絡中網絡選擇方法的研究也非常多。Fu J等人提出了一種基于層次分析法(AHP)和灰度關聯法(GRA)的網絡選擇算法；文中描述的是無線異構網絡中單一類型業務請求的用戶接入場景，首先根據層次分析法來獲取每一個網絡屬性值的權重，然后通過灰度關聯法對候選網絡進行排序，每一個用戶根據排序結果選擇最優網絡接入，有效的提高了用戶的QoS。見文獻Fu J，Wu J,Zhang J.A novel AHP and GRA based handover decision mechanismin heterogeneous wireless networks[C].Lecture Notes in Computer Science(including subserises Lecture Notes in Artificial Intelligence and LectureNotes in Bioinformatics),2010:213:220；Xiong Zhou等人針對由微基站和微微基站組成的異構無線網絡提出一種基于Stackelberg博弈理論的網絡選擇方法。首先把該問題描述成一個Stackelberg博弈問題進行解決，其中領導者是微基站，跟隨者是微微基站。然后使用分布式控制的方法通過對信道分配和功率合理分配，最后通過拉格朗日對偶算法實現網絡系統效益最大化，其中主要指網絡系統的吞吐量；見文獻Xiong Zhou，Suili Feng,ZhuHan,Yuan Liu.Distributed User Association and Interference Coordination inHetNets Using Stackelberg Game[C]IEEE ICC-Ad-hoc and Sensor NetworkingSymposium,2015:2431:2436。Xiao Tang等人提出了一種在動態變化的無線異構網絡中考慮長期效益的網絡選擇方法；首先用隨機博弈模型來描述用戶之間為了爭奪網絡系統中有限的資源的非合作行為；然后把用戶選擇最優策略的過程描述為馬爾科夫決策的過程，最后通過值迭代算法來求解博弈的納什均衡解。該方法有效降低了用戶在動態變化的無線異構網絡中網絡切換的頻率，并且提升系統總的數據傳輸速率以及用戶之間的公平性；見文獻XiaoTang,PinyiRen,YichengWang,Qinghe Du,Sun Li.User Association as aStochastic Game for Enhanced Performance in Heterogeneous Networks[C]IEEEICC-Mobile andWirelessNetworking Symposium,2015:3417:3422。