一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110062399A(43)申请公布日2019.07.26(21)申请号201910287072.1(22)申请日2019.04.11(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人叶方张羽孙骞田园酒铭杨李一兵吴静张慧(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W24/06(2009.01)H04W72/04(2009.01)H04W72/08(2009.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法(57)摘要本发明提供了一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，采用精确势博弈对网络进行建模，针对认知节点间干扰情况，将信道中的干扰值作为参与者的效用函数，将所有参与者的效用函数作为势函数，考虑网络部署分布情况，提出基于距离的负指数干扰函数，根据节点间的距离生成干扰矩阵进行频谱分配，本发明不仅可以对网络中的干扰进行有效抑制，还可以良好的提升频谱利用率。CN110062399ACN110062399A权利要求书1/2页1.一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用势博弈对认知异构蜂窝网络进行建模，将每个认知传输节点作为博弈的理性自私参与者，将可供选择的信道作为策略，确定传输节点效用函数，确定势函数，并在初次随机分配信道；步骤2：计算任意接收节点和传输节点间的距离，根据节点距离和干扰函数得到传输信道中的干扰函数；步骤3：计算初始化之后的每个接收节点处的信干噪比；步骤4：针对每个传输节点，遍历所有策略，计算效用函数，找到最优效用函数，最优效用函数对应的策略为最优策略，每个节点对应的最优策略构成最优策略集s，系统达到纳什均衡。2.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤1所述采用势博弈对网络进行建模具体为：认知异构蜂窝网络的博弈模型设定为G＝{N,{Si},{ui}}，其中N为博弈的参与者，即网络中的传输节点的有限集合，{Si},i∈N为博弈的策略有限集，策略si定义为待分配的子信道，其中笛卡尔积S＝S1×S2···×Sn为所有参与者可选策略构成的策略空间，{ui},i∈N为每个参与者的效用函数集合，对于博弈中每一个参与者i来说，效用函数ui是与策略si有关的函数，记s-i为除了i节点外其余节点的策略集合。3.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤1所述效用函数具体为：其中，pij为传输节点i发送信号给接收节点j的传输功率，Hij是传输节点i和接收节点j之间的信道增益，I(si,sj)为基于距离的干扰函数；效用函数u{si,s-i}表示为：u{si,s-i}＝-Ini-Iin其中：其中，Ini表明是邻居节点对传输节点i的干扰值，Iin表明了传输节点i对邻居节点的干扰值。4.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤1所述确定势函数具体为：采用所有参与者的效用值作为势函数，势函数的表达式如下：2CN110062399A权利要求书2/2页且势函数P{si,s-i}满足：P(si,s-i)-P(s′i,s-i)＝u(si,s-i)-u(s′i,s-i)。5.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤2所述任意接收节点和传输节点间的距离满足：其中xi，yi为节点i的横纵坐标值，xj，yj为节点j的横纵坐标值；假设干扰只存在当两节点采用共信道传输的情况下，则干扰函数为:其中，A为与发射功率有关的干扰比例系数，s为距离权重因子，dij为节点i和节点j之间的欧式距离。6.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤3所述信干噪比满足：其中，pi为传输节点i的传输功率，Hii为传输节点i与接收节点i之间的信道增益，Hji(j≠i)为传输节点j与接收节点i之间的传输干扰增益，N0是信道中的加性高斯白噪声。7.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，其特征在于：步骤4所述找到最优效用函数具体为：当效用函数满足其中，则为最优效用函数，为仅改变传输节点i的最优策略，为除了节点i之外其他所有节点的最优策略集。3CN110062399A说明书1/7页一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法技术领域[0001]本发明涉及一种网络频谱分配方法，特别是一种基于博弈论的认知异构蜂窝网络频谱分配方法，属于认知异构蜂窝网络资源分配技术领域。背景技术[0002]蜂窝单层网络不