[發(fā)明專利]一種基于博弈論的CRN網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN109246711A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭藝;朱豪
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/10
• 分類號(hào): H04W16/10;H04W72/08;H04B17/382
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本發(fā)明涉及一種基于博弈論的CRN網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為CRN網(wǎng)絡(luò)提供一種全新的頻譜分配方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將頻譜分配問題用博弈的方法對用戶的頻譜作策略的最優(yōu)選擇，判斷并找出該自適應(yīng)信道選擇算法中的納什均衡點(diǎn)，并且根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)不斷實(shí)現(xiàn)頻譜的重新分配，確定效用函數(shù)，以最小化系統(tǒng)總干擾水平，最終確定納什均衡點(diǎn)中的策略最優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于博弈論的CRN網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻譜資源被廣泛應(yīng)用于無線電發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，加之頻譜資源分配的不合理性與分配效率的低下性，使得頻譜資源變得越來越緊張。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio)技術(shù)被認(rèn)為是未來探測頻譜空穴特性、高效利用無線頻譜的主要手段，被認(rèn)為是解決上述難題的有效的解決方案。CRN網(wǎng)絡(luò)的核心在于實(shí)現(xiàn)對空閑頻譜以及周圍的頻譜環(huán)境感知的能力的提高，其次，在對空閑頻譜使用效率的處理上，根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)需要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。

與此同時(shí)，作為一種高效有用的決策方法，博弈論也被應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的各個(gè)方面。利用博弈論對認(rèn)知無線電技術(shù)進(jìn)行研究，其中的關(guān)鍵是如何將博弈論引入到相應(yīng)算法的設(shè)計(jì)和分析中，找到算法的納什均衡點(diǎn)，有時(shí)候也是策略最優(yōu)點(diǎn)。因此再利用博弈論分析認(rèn)知無線電的頻譜問題之前，我們首先將所研究的問題抽象成博弈論問題模型，認(rèn)知無線電中的頻譜分配問題是關(guān)系到不同用戶頻譜策略選擇的博弈過程，我們假設(shè)把頻譜的分配等同于信道的分配，即信道分配問題可以建模成一個(gè)博弈的輸出。在這個(gè)博弈過程中，參與者是認(rèn)知無線電用戶，他們的行動(dòng)策略是對傳輸信道的選擇，并且他們的效用和所選擇的信道質(zhì)量想聯(lián)系。信道質(zhì)量信息可由認(rèn)知無線電用戶通過在不同的無線頻率上的測量來獲得。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于博弈論的CRN網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，以用于提高頻譜的有效利用率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于博弈論的CRN網(wǎng)絡(luò)頻譜分配方法，所述方法的具體步驟如下：

Step1、對分配機(jī)制中的自適應(yīng)算法作伯努利實(shí)驗(yàn)，判斷伯努利實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否為1；若結(jié)果是1，則繼續(xù)作步驟Step2中的操作，否則轉(zhuǎn)到步驟Step8；

Step2、由于步驟Step1中伯努利實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為1，故先在發(fā)射端計(jì)算認(rèn)知用戶受到其它認(rèn)知用戶在相應(yīng)信道上的干擾值I_iO，然后發(fā)送START信令數(shù)據(jù)包；

Step3、在接收端接收到發(fā)射端的START信令數(shù)據(jù)包后，分別計(jì)算接收端認(rèn)知用戶對其它認(rèn)知用戶在相應(yīng)信道上產(chǎn)生的干擾值I_id和效用函數(shù)的一系列值U2_i(s_i,s_i-1)，然后選擇其中值最大者U2為數(shù)據(jù)信道；

Step4、判斷在步驟Step3中所選取的數(shù)據(jù)信道是否受主用戶的干擾，判斷的依據(jù)就是是否能在接收端成功發(fā)送START_CH信令數(shù)據(jù)包；若是，作步驟Step5的操作，否則，轉(zhuǎn)到步驟Step6；

Step5、在所選信道受主用戶干擾的情況下，重新選擇一個(gè)較先前所選次之的效用函數(shù)的系列值作為數(shù)據(jù)信道，然后再通過步驟Step4作相應(yīng)的判斷；

Step6、在所選信道未受主用戶干擾時(shí)，在接收端發(fā)送START_CH信令數(shù)據(jù)包；

Step7、在接收端將START_CH信令包傳送后，發(fā)射端發(fā)送ACK_START_CH信令數(shù)據(jù)包做確認(rèn)處理，利用最優(yōu)停止理論判斷是否選擇一個(gè)最佳的停止時(shí)間，若是，則結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟Step1，使用新的數(shù)據(jù)信道進(jìn)行通信；

Step8、在步驟Step1中，若伯努利實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不為1，則繼續(xù)監(jiān)聽公共控制信道，若偵聽到START_CH和ACK_START_CH信令數(shù)據(jù)包，則更新接收端和發(fā)射端的CST，否則，轉(zhuǎn)步驟Step1。