基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法.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CN109618351A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201910018304.3(22)申请日2019.01.09(71)申请人南京邮电大学地址210033江苏省南京市栖霞区栖霞街道广月路30号(72)发明人赵莎莎王飞张登银李速肖毅宁越强(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人秦秋星(51)Int.Cl.H04W16/22(2009.01)H04W72/04(2009.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法(57)摘要本发明提供一种基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，包括如下步骤：步骤1：将宏基站、微基站、移动用户视为一个价格模型，宏基站和微基站分别为stackelberg博弈中的领导者和追随者，宏基站拥有并管理功率资源和带宽资源，微基站租用或购买所述功率资源和带宽资源并分配给移动用户；以吞吐量为策略，分别对宏基站、微基站设计效用函数，建立stackelberg博弈模型；步骤2：根据步骤1建立的stackelberg博弈模型，推导并证明stackelberg均衡的存在；步骤3：求解stackelberg博弈模型，根据求解值得到最佳的功率和带宽分配方法，以及对应的价格。本发明本发明基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方案，将下行功率资源与带宽资源相结合考虑，改变了先前资源分配的单一性。CN109618351ACN109618351A权利要求书1/2页1.基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将宏基站和微基站分别视为stackelberg博弈中的领导者和追随者，宏基站拥有并管理功率资源和带宽资源，微基站租用或购买所述功率资源和带宽资源并分配给移动用户；以吞吐量为策略，分别对宏基站、微基站设计效用函数，建立stackelberg博弈模型；步骤2：根据步骤1建立的stackelberg博弈模型，推导并证明stackelberg均衡的存在；步骤3：求解stackelberg博弈模型，根据求解值得到最佳的功率和带宽分配方法，以及对应的价格。2.根据权利要求1所述的基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，其特征在于，步骤1中，宏基站的效用函数为：微基站的效用函数为：lbub其中，Pmax为最大功率总和，Wmax为最大带宽总和，α和α分别表示功率价格的最小值和lbub最大值，β和β分别表示带宽总和的最小值和最大值；pij表示微基站i给移动用户j的传输功率，wij表示微基站i给分配给移动用户j的带宽，α表示单位功率价格，β表示单位带宽价格，gi表示微基站i的匹配度。3.根据权利要求2所述的基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，其特征在于，所述步骤2中证明stackelberg均衡存在的步骤如下：微基站效用函数对功率求一阶偏导得：在一阶导的基础上再求二阶导得：*由二阶导小于0可知该效用函数是凸函数，所以存在最佳的pij使微基站效用函数对带宽求一阶偏导得：2CN109618351A权利要求书2/2页在一阶导的基础上再求二阶导得：*由二阶导小于0可知该效用函数是凸函数，所以存在最佳的wij使综上所述，stackelberg均衡存在。4.根据权利要求3所述的基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，其特征在于，所述步骤3中求解stackelberg博弈模型的步骤如下：步骤3.1：利用kkt条件令(3)式等于0，求得：*由于pij＞0，所以步骤3.2：将(7)式代入(5)式同时使(5)式等于0求得：步骤3.3：将按升序排序从0开始将相邻两个数组成一个区间即可得到N个区间:因为αlb＜α*＜αub，令则又因为β*∈(βlb，βub)，则最佳的(α*，β*)分布于一个矩形的可行域中，将可行域放到平面直角坐标系中，分割成X个子矩形，X为正整数；取每个子矩形的中心点的y轴坐标和x轴坐标分别为**α和β，代入公式(8)和(9)求得对应的pij和wij，判断是否满足(1)中的限制条件；**步骤3.4：将所有满足(1)中的限制条件的pij、wij、α、β代入(2)中求得对应的宏基站效用函数值；通过比较所有求得的宏基站效用函数值，取宏基站效用函数值的最大值所对应**的pij、wij、α、β为最佳解。5.根据权利要求4所述的基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法，其特征在于，所述X大于等于100。3CN109618351A说明书1/6页基于stackelberg博弈的异构网络中的资源分配方法技术领域[0001]本发