[發明專利]基于stackelberg博弈的異構網絡中的資源分配方法

有效

• 申請號: 201910018304.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109618351B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 趙莎莎;王飛;張登銀;李速;肖毅;寧越強
• 申請（專利權）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所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提供一種基于stackelberg博弈的異構網絡中的資源分配方法，包括如下步驟：步驟1：將宏基站、微基站、移動用戶視為一個價格模型，宏基站和微基站分別為stackelberg博弈中的領導者和追隨者，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、微基站設計效用函數，建立stackelberg博弈模型；步驟2：根據步驟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，根據求解值得到最佳的功率和帶寬分配方法，以及對應的價格。本發明本發明基于stackelberg博弈的異構網絡中的資源分配方案，將下行功率資源與帶寬資源相結合考慮，改變了先前資源分配的單一性。

技術領域

本發明涉及一種博弈算法，通過博弈算法實現異構網絡中資源的合理分配，屬于移動通信技術設計領域。

背景技術

隨著第五代(5G)通信網絡的快速發展，各種服務不斷涌現，對用戶速率提出了更高的要求。在未來的網絡中，各種類型的通信節點共存并在熱點區域中密集部署。因此，異構密集網絡中的干擾變得更加復雜。隨著通信節點數量的增加，各種基站的增多，提高能源效率對于降低功耗具有重要意義。

在宏基站與微基站異構網絡場景中，由于微基站非規定規劃、隨機接入與宏基站共享頻譜等特性，導致網絡拓撲結構復雜、用戶之間干擾較為嚴重，用戶傳輸性能嚴重受限。同時，隨著用戶的激增，頻帶資源顯得越來越珍貴，越加的稀缺。頻譜是異構網絡通信的重要稀缺資源，而當前各類業務和用戶的不斷增長使得頻譜資源顯得愈發捉襟見肘。尤其是在密集異構網絡場景下，用戶間本就容易產生干擾，而在終端用戶可以自主布設家庭基站的情況下，消除干擾更加困難，對頻譜資源的競爭也愈發激烈。因此如何實現對微基站和宏基站用戶的高效資源分配，提高網絡頻譜利用率及系統容量是亟待解決的問題。

發明內容

發明目的：為了解決由宏基站和微基站構成的兩層異構網絡中存在的下行鏈路干擾以及資源利用率低的問題。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

在異構網絡的資源分配場景中，最顯著的特征之一就是通信節點的種類繁多。功率資源與頻帶資源在基站之間傳輸，微基站用戶與宏基站被視為資源的買方與賣方。Stackelberg游戲是一種基于價格的模型，包括兩種玩家：領導者和追隨者。將宏基站視為博弈的領導者，而微基站用戶則是追隨者。基于stackelberg博弈，提出兩階段定價的資源分配方法，將吞吐量作為策略，分別對宏基站(鄰導者)、微基站(追隨者)設計恰當的效用函數。繼而又驗證了stackelberg均衡的存在性。通過一種不完全信息的迭代算法求解出最佳的資源分配策略以及價格，達到均衡。基于stackelberg博弈的異構網絡中的資源分配方案包括以下步驟：

基于stackelberg博弈的異構網絡中的資源分配方法，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、微基站設計效用函數，建立stackelberg博弈模型；

步驟2：根據步驟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，根據求解值得到最佳的功率和帶寬分配方法，以及對應的價格。

優選的，步驟1中，宏基站的效用函數為：

α^lb≤α≤α^ub