[發(fā)明專利]一種基于分層博弈模型的功率自適應(yīng)分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011325015.7
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112543498B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳賡;邵睿;馬璐瑤;曾慶田;姚文靜;徐先杰;張旭
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: H04W52/14
• 分類號: H04W52/14;H04W52/24;G06N5/04
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明公開了一種基于分層博弈模型的功率自適應(yīng)分配方法，屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，解決無線資源中的功率自適應(yīng)分配問題。將分層博弈的理論引入到5G異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中，建立由RNC、基站和基站用戶構(gòu)成的三層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型。RNC和基站之間采用斯坦克爾伯格博弈模型；基站用戶根據(jù)各自對應(yīng)的基站分配得到的功率采用非合作博弈的方式進(jìn)一步博弈。該方法首先進(jìn)行的是RNC向其下管理的各個基站分配功率，之后基站所包含的用戶根據(jù)其所屬基站分配到的功率作進(jìn)一步的分配，從而實現(xiàn)功率的初次分配、再次分配、用戶端功率分配的目標(biāo)，進(jìn)而能夠減少干擾、提升系統(tǒng)容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分層博弈模型的功率自適應(yīng)分配方法。

背景技術(shù)

5G異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)密集化是5G發(fā)展的趨勢，在基站大量部署的情況下研究5G異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中的資源分配等問題十分重要。

一般在宏基站周圍設(shè)置多個毫微微基站可以擴(kuò)大覆蓋面積，毫微微基站可以對宏基站覆蓋不到的地方進(jìn)行補(bǔ)充，毫微微基站與宏基站共用頻譜資源，與此同時移動設(shè)備、數(shù)據(jù)流量的大幅增長會造成資源的緊缺。考慮到今后日益增長的數(shù)據(jù)流量及移動通信設(shè)備等情況，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中會部署大量的毫微微基站，從而可以增強(qiáng)通信質(zhì)量、提高通信速度等，但同時未來的網(wǎng)絡(luò)資源將會變的非常珍貴，資源的分配問題不容忽視，需要解決好資源的供給和資源的需求之間的問題，將資源進(jìn)行合理地分配可以維持整個通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也可以減少干擾從而提高用戶的服務(wù)質(zhì)量，并且能夠提升系統(tǒng)容量、實現(xiàn)資源的高效利用，其中功率分配是資源管理中的研究任務(wù)之一，功率的合理分配可以有效的減少干擾、保障用戶的通信質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種基于分層博弈模型的功率自適應(yīng)分配方法，從功率分配的角度出發(fā)，引入基于斯坦克爾伯格博弈與非合作博弈的功率控制方法和基于分層博弈的功率分配算法來解決5G異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)中的功率分配問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于分層博弈模型的功率自適應(yīng)分配方法，包括如下步驟：

(1)在5G異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)，采用博弈論的理論基礎(chǔ)構(gòu)建由RNC、基站和基站用戶組成的三層異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)模型；

(2)采用基于斯坦克爾伯格博弈與非合作博弈的功率控制方法得到最優(yōu)發(fā)射功率；

(3)通過對分層博弈均衡解的分析得到斯坦克爾伯格博弈的均衡解；

(4)采用基于分層博弈的功率分配算法得到收斂的功率值及各基站最優(yōu)定價。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中，RNC與基站之間采用斯坦克爾伯格博弈，RNC是博弈領(lǐng)導(dǎo)者，基站是跟隨者；基站用戶間采用非合作博弈得到各自的最優(yōu)發(fā)射功率；

其中，斯坦克爾伯格博弈的具體過程為：

在一給定時隙內(nèi)，RNC對基站i單位功率的定價為λ_i，基站i的傳輸帶寬為w_i，則基站i的鏈路傳輸速率如下：

其中，p_i表示基站i的發(fā)射功率，p_j表示基站j的發(fā)射功率，p₀表示RNC的傳輸功率，h_ii表示基站i與其用戶的鏈路信道的功率增益，h_i0表示RNC與基站i之間的干擾鏈路增益，h_ij表示基站i與用戶j的干擾鏈路增益，N為基站總數(shù)，i為任一基站且i∈{1,2,3…,N}；

基站i的效用函數(shù)U_i如下：

RNC的效用函數(shù)U_RNC如下：