[發(fā)明專利]一種5G混合場(chǎng)景下面向QoE的雙層匹配博弈方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710355378.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107302801B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張暉;姚天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W72/04
• 分類號(hào): H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發(fā)明公開了一種5G混合場(chǎng)景下面向QoE的雙層匹配博弈方法，其特征在于：在5G場(chǎng)景下的一個(gè)小蜂窩基站SBS，混合共存有C個(gè)蜂窩用戶CU和D個(gè)D2D用戶DU；所述方法基于用戶體驗(yàn)質(zhì)量QoE為優(yōu)化指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)CU和信道之間、DU和資源塊之間達(dá)到穩(wěn)定的匹配，包括：一、CU和信道基于對(duì)方個(gè)體分別建立偏好列表，采用考慮已存匹配的多對(duì)一匹配博弈算法，來(lái)進(jìn)行蜂窩內(nèi)部的信道與CU之間的匹配；二、DU和資源塊基于對(duì)方個(gè)體分別建立偏好列表，利用考慮已存匹配的多對(duì)多匹配博弈算法，為蜂窩內(nèi)部的DU分配資源塊進(jìn)行通信，三、通過(guò)不斷的迭代，更新CU的信道分配向量和DU與資源塊的匹配結(jié)果，最終達(dá)到穩(wěn)定的雙邊匹配。本發(fā)明的頻譜分配方案，簡(jiǎn)單實(shí)用，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及D2D和蜂窩用戶共存的5G通信系統(tǒng)中基于匹配博弈理論的方法，尤其是一種5G混合場(chǎng)景下面向QoE的雙層匹配博弈方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，即第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)的發(fā)展階段。5G環(huán)境具有超高流量密度、超高移動(dòng)性和超高連接數(shù)密度的特征，包括連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接、低時(shí)延高可靠等技術(shù)場(chǎng)景，可滿足用戶多樣化的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，當(dāng)前無(wú)線資源日漸稀缺，因此研究無(wú)線資源管理技術(shù)對(duì)于提高無(wú)線資源利用率、滿足多種業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需求至關(guān)重要。5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性，這對(duì)無(wú)線資源管理提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時(shí)，D2D(Device-to-Device；設(shè)備到設(shè)備)通信技術(shù)作為一種可以有效提高頻譜復(fù)用率和增強(qiáng)系統(tǒng)容量的技術(shù)，將成為5G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。D2D通信技術(shù)就是在基站的控制下，用戶設(shè)備繞過(guò)基站使用蜂窩資源來(lái)互相傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)。在局部的范圍內(nèi)，流行內(nèi)容的下載在總體的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量中占有較大的比例，比如天氣預(yù)報(bào)、多媒體新聞和股票信息等。當(dāng)周邊用戶設(shè)備中已經(jīng)有該用戶想下載的資源，那么可以采用D2D的方式從其他用戶設(shè)備中獲取，從而有效緩解基站的流量擁塞和頻譜資源的壓力。

盡管D2D技術(shù)可以增強(qiáng)頻譜利用效率和增加系統(tǒng)容量，但由于頻譜的共享也會(huì)為蜂窩系統(tǒng)帶來(lái)干擾。同時(shí)，傳統(tǒng)上的資源分配最優(yōu)化的目標(biāo)是系統(tǒng)的吞吐量，而沒有考慮用戶的QoE(Quality of Experience；體驗(yàn)質(zhì)量)要求。QoE的效用不是關(guān)于所有信道的吞吐量之和的線性方程，所以現(xiàn)有技術(shù)的上述最優(yōu)化方法并不適用。另外，在討論小蜂窩中的用戶資源分配時(shí)，沒有考慮到D2D用戶對(duì)蜂窩用戶的干擾問(wèn)題。用戶的公平性問(wèn)題也是衡量算法優(yōu)劣的關(guān)鍵所在，即算法要保證信道分配的結(jié)果能夠保證達(dá)到用戶的心理預(yù)期，也就是達(dá)到所能接受的最低限度。由于在小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)存在蜂窩用戶和D2D用戶，那么就存在著一種競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和一種干擾關(guān)系，即SBS(Small-cell Base Station；小蜂窩基站)中分配信道時(shí)所有CU(Cellular Users；蜂窩用戶)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，以及DU(D2D Users；直連用戶)復(fù)用CU信道時(shí)對(duì)該CU產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種5G混合場(chǎng)景下面向QoE的雙層匹配博弈方法，采用多對(duì)一匹配博弈理論和多對(duì)多匹配博弈理論分別對(duì)小蜂窩中的蜂窩用戶和D2D用戶進(jìn)行信道分配，同時(shí)考慮到兩個(gè)匹配結(jié)果的相互影響，可有效解決在SBS中分配信道時(shí)所有CU蜂窩用戶之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系以及DU復(fù)用CU信道時(shí)對(duì)該CU產(chǎn)生干擾的問(wèn)題，能夠保證用戶的公平性，實(shí)現(xiàn)總體體驗(yàn)質(zhì)量的最優(yōu)化。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種5G混合場(chǎng)景下面向QoE的雙層匹配博弈方法，其特征在于：

在5G場(chǎng)景下，設(shè)置一個(gè)小蜂窩基站SBS，其中混合共存有I個(gè)蜂窩用戶CU和J個(gè)D2D用戶DU，分別用CUc_i和DUd_j來(lái)表示，其中而蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的信道用來(lái)表示；與CUc_i匹配的信道為一個(gè)資源塊RB_i，與CU的集合相對(duì)應(yīng)，資源塊的集合可表示為