[發(fā)明專利]一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法

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• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116390099A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 曾嶸;周磊;包建榮;應娜;王浩;易志強;姜斌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;G06N5/04;H04W72/53;H04B7/145
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法，包括以下步驟：步驟1：計算用戶k的效用函數(shù)Vsubgt;k/subgt;；步驟2：計算IRS的效用函數(shù)wsubgt;k/subgt;；步驟3：計算最優(yōu)的IRS單元分配個數(shù)bsubgt;k/subgt;supgt;*/supgt;；步驟4：計算最優(yōu)的IRS定價Prsubgt;k/subgt;supgt;*/supgt;；步驟5：計算價格更新函數(shù)I(Prsubgt;k/subgt;)；步驟6：給定初始定價prsubgt;k/subgt;，將其代入到價格更新函數(shù)I(Prsubgt;k/subgt;)，判斷每一次迭代出來的IRS定價是否等于Prsubgt;k/subgt;supgt;*/supgt;，不相等則返回步驟5。步驟7：智能反射表面資源分配方法結束。上述技術方案，引用了非合作博弈論的相關理論，利用stackelberg博弈提出了一個定價機制來解決IRS反射單元數(shù)分配的問題，實現(xiàn)了提高用戶效用、IRS收益最大化的目標。

技術領域

本發(fā)明涉及無線通信技術領域，具體指一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法。

背景技術

近年來，無線通信發(fā)展態(tài)勢迅猛，移動用戶的應用業(yè)務量以指數(shù)形式急劇增長，各種應用對無線資源的需求也隨之增加，不同應用的資源需求量各異，因此對有限的無線資源進行合理配置顯得十分重要。博弈論是應用數(shù)學的分支之一，可以作為解決沖突和合作的工具，它可以為用戶間的交互作用提供一個合適的分析框架，其主要研究的是多個有利益沖突的理性決策者在相互影響，相互制約的情況下有利于所有參與者獲得相應均衡的問題。

智能反射表面(IRS)因為其能夠靈活操控信道環(huán)境中的電磁特性，在產業(yè)推進上發(fā)展迅速，被認為是未來實現(xiàn)高效頻譜無線通信系統(tǒng)的一種很有前途的新技術。智能反射表面具有低成本、低能耗、可編程、容易部署等特點，通常由大量精心設計的電磁單元排列組成，通過給電磁單元上的可調元件施加控制信號，可以動態(tài)地控制這些電磁單元的電磁性質，進而實現(xiàn)以可編程的方式對空間電磁波進行主動的智能調控，形成幅度、相位、極化和頻率等參數(shù)可控制的電磁場。

IRS的引入將帶來信道特性的全新變化，有機會實現(xiàn)無線信道的重構，突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡無線傳播信道的限制。IRS可以主動地豐富信道散射條件，增強無線通信系統(tǒng)的復用增益，IRS還可以在三維空間中實現(xiàn)信號傳播方向調控及同相位疊加，增大接收信號強度，提高通信設備之間的傳輸性能。

現(xiàn)有的IRS資源分配方法主要有兩種：固定分配方法和動態(tài)分配方法。如果通過固態(tài)分配發(fā)將IRS資源分配固定在特定的位置，則無法對不同用戶或不同網(wǎng)絡需求進行靈活調整，當網(wǎng)絡拓撲或用戶位置發(fā)生改變時，需要重新調整IRS資源分配，增加了管理和維護的成本。而動態(tài)分配方法的計算復雜度較高，需要考慮多個因素，如信道狀態(tài)、用戶位置等，同時可能存在過分競爭IRS資源的問題，導致性能下降。因此，合適的智能反射表面資源的分配方法對于IRS輔助無線通信非常重要。基于此，本發(fā)明提出了一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法，實現(xiàn)了提高用戶效用、IRS收益最大化的目標。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：

一種基于博弈論的智能反射表面資源分配方法，包括以下步驟：

步驟1：計算用戶k的效用函數(shù)V_k

步驟2：計算IRS的效用函數(shù)w_k

步驟3：計算最優(yōu)的IRS單元分配個數(shù)b_k^*

步驟4：計算最優(yōu)的IRS定價Pr_k^*

步驟5：計算價格更新函數(shù)I(Pr_k):