[發明專利]基于匹配博弈的帶寬動態性優化方法

有效

• 申請號: 201711116036.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108055670B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張暉;趙前龍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種基于匹配博弈的帶寬動態性優化方法，是一種5G超密集組網環境下帶寬動態性優化方法，該方法在頻譜離散話的情況下，使用匹配博弈論的相關知識，充分考慮了基站和用戶的偏好性，利用迭代方法，確定頻譜碎片化情形下用戶與基站的匹配關系，使得帶寬分配具有穩定性和最優性。本發明在不斷有業務斷開和新業務需要接入的情形下，有非常廣闊的應用場景。

技術領域

本發明涉及一種基于匹配博弈的帶寬動態性優化方法，特別涉及一種5G超密集組網環境下帶寬動態性優化方法，屬于移動通信技術領域。

背景技術

隨著移動通信技術的發展，4G已經進入規模商用階段。連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠的5G成為全球研究的熱點。超密集組網是指在傳統蜂窩之外增加大量的微蜂窩，從而提高網絡密度。近年來，超密集組網已經成為5G的關鍵技術之一。然而5G的網絡環境動態性非常多，例如，信道動態性、干擾動態性(對于任意用戶或者基站，其所受到干擾是動態變化的)、可用帶寬動態性(在某個時刻，基站可用帶寬是隨機變化的)等。如何在5G超密集組網環境下對帶寬動態性進行優化是本發明的重點內容。

目前，基于合作博弈的帶寬分配機制和基于非合作匹配的帶寬分配機制已被提出，具體來說即用破產游戲模型和古諾模型來優化帶寬分配。然而，仍存在著很多的問題，例如，頻譜聚合情況下，初始化時頻譜是連續分配，但經過多次分配后(因為有的業務退出，有的還在占用)，頻譜被打亂，空閑頻譜碎片化，此時連續的頻譜帶寬是動態的；在當前時刻考慮下一時刻的帶寬狀態，比如已知某一業務下一時刻將會接入，那么需要知道下一時刻帶寬情況，顯然下一時刻帶寬是隨機的。這些問題都對設計最優化的帶寬分配方案有著極大的影響。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種在5G超密集組網環境下基于匹配博弈的帶寬動態性優化方法。該方法考慮了用戶和基站之間的偏好關系，增加了匹配的穩定性；并且考慮了有的用戶斷開連接，有的用戶仍然占用帶寬，帶寬此時碎片化，當有新業務接入時，空余帶寬的分配問題。該方案提高了帶寬的利用率，為用戶提供更加穩定的服務，提升了用戶體驗。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種基于匹配博弈的帶寬動態性優化方法，用于5G超密集組網環境，該網絡環境由宏蜂窩和家庭基站構成，宏蜂窩基站MBS位于小區中心，該小區的宏蜂窩基站MBS下分布有若干個家庭基站FBS，其特征在于，將該網絡環境下的整個頻譜資源分為若干個相同的資源塊。

該方法的具體步驟如下：

步驟1：以資源塊的編號為列、用戶的編號為行構建矩陣H，其元素i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,m，n為總用戶數目，m為資源塊數目；。

步驟2：每個需要進行帶寬分配的用戶分別根據矩陣H以及自己對帶寬的需求，選擇能夠為自己提供滿足帶寬需求的資源塊的候選家庭基站，并按照偏好關系對候選基站降序排列形成偏好基站列表；

步驟3：每個需要進行帶寬分配的用戶分別向各自的偏好基站列表中第一個家庭基站發送請求；

步驟4：每個家庭基站根據收到的用戶請求，按照用戶與家庭基站連接時受到的干擾大小升序排列形成偏好用戶列表，并根據自身剩余的寬帶容量選取偏好用戶列表中的前k個用戶，同時拒絕其他用戶；

步驟5：未分配到帶寬的用戶選取各自的偏好基站列表中的下一個家庭基站發送請求，重復步驟4，直至所有用戶分配完畢或家庭基站的帶寬分配完畢，匹配結束；

步驟6：根據當前的資源塊分配情況，更新矩陣H。

作為本發明的進一步技術方案，步驟2中通過家庭基站將資源塊分配給用戶的效用函數確定用戶的偏好關系。

作為本發明的進一步技術方案，如果效用函數大小相同，則將與用戶之間的回程鏈路時延較小的家庭基站排在列表的前列。