[發(fā)明專利]基于stackelberg博弈的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910018304.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109618351B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙莎莎;王飛;張登銀;李速;肖毅;寧越強
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W72/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

1.基于stackelberg博弈的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將宏基站和微基站分別視為stackelberg博弈中的領(lǐng)導者和追隨者，宏基站擁有并管理功率資源和帶寬資源，微基站租用或購買所述功率資源和帶寬資源并分配給移動用戶；以吞吐量為策略，分別對宏基站、微基站設(shè)計效用函數(shù)，建立stackelberg博弈模型；

步驟2：根據(jù)步驟1建立的stackelberg博弈模型，推導并證明stackelberg均衡的存在；

步驟3：求解stackelberg博弈模型，根據(jù)求解值得到最佳的功率和帶寬分配方法，以及對應(yīng)的價格；

步驟1中，宏基站的效用函數(shù)為：

α^lb≤α≤α^ub

β^lb≤β≤β^ub

微基站的效用函數(shù)為：

其中，P_max為最大功率總和，W_max為最大帶寬總和，α^lb和α^ub分別表示功率價格的最小值和最大值，β^lb和β^ub分別表示帶寬總和的最小值和最大值；p_ij表示微基站i給移動用戶j的傳輸功率，w_ij表示微基站i給分配給移動用戶j的帶寬，α表示單位功率價格，β表示單位帶寬價格，g_i表示微基站i的匹配度；

所述步驟2中證明stackelberg均衡存在的步驟如下：

微基站效用函數(shù)對功率求一階偏導得：

在一階導的基礎(chǔ)上再求二階導得：

由二階導小于0可知該效用函數(shù)是凸函數(shù)，所以存在最佳的p_ij^*使

微基站效用函數(shù)對帶寬求一階偏導得：

在一階導的基礎(chǔ)上再求二階導得：

由二階導小于0可知該效用函數(shù)是凸函數(shù)，所以存在最佳的w_ij^*使綜上所述，stackelberg均衡存在；

所述步驟3中求解stackelberg博弈模型的步驟如下：

步驟3.1：利用kkt條件令(3)式等于0，求得：

由于p_ij^*＞0，所以

步驟3.2：將(7)式代入(5)式同時使(5)式等于0求得：

步驟3.3：將按升序排序從0開始將相鄰兩個數(shù)組成一個區(qū)間即可得到N個區(qū)間:

因為α^lb＜α^*＜α^ub，令則又因為β^*∈(β^lb，β^ub)，則最佳的(α^*，β^*)分布于一個矩形的可行域中，將可行域放到平面直角坐標系中，分割成X個子矩形，X為正整數(shù)；取每個子矩形的中心點的y軸坐標和x軸坐標分別為α和β，代入公式(8)和(9)求得對應(yīng)的p_ij^*和w_ij^*，判斷是否滿足(1)中的限制條件；

步驟3.4：將所有滿足(1)中的限制條件的p_ij^*、w_ij^*、α、β代入(2)中求得對應(yīng)的宏基站效用函數(shù)值；通過比較所有求得的宏基站效用函數(shù)值，取宏基站效用函數(shù)值的最大值所對應(yīng)的p_ij^*、w_ij^*、α、β為最佳解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于stackelberg博弈的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源分配方法，其特征在于，所述X大于等于100。