一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg 博弈的功率分配方法
【專利摘要】一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg博弈的功率分配方法，首先建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，然后利用Starkelberg博弈分別建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的macro層的最優(yōu)化博弈模型和兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的pico層的最優(yōu)化博弈模型；且pico層作為領(lǐng)導(dǎo)者，并設(shè)定pico層對macro層的干擾價(jià)格，pico層向macro層索價(jià)，macro層作為跟隨者；采用拉格朗日乘子法對macro層的最優(yōu)化博弈模型求解得到macro層的最優(yōu)功率分配根據(jù)macro層的節(jié)能功率分配結(jié)果，采用拉格朗日乘子法對pico層的最優(yōu)化博弈模型求解得到pico層的最優(yōu)功率分配該方法易于分布式實(shí)施且大大簡化了計(jì)算復(fù)雜度，且在進(jìn)行功率分配的同時實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中跨層干擾的協(xié)調(diào)。
【專利說明】-種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starcke I berg博弈的功率分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的功率分配和干擾協(xié)調(diào)方法，具體涉及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 中基于Starckelberg博弈的功率分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為適應(yīng)當(dāng)前多媒體技術(shù)的快速發(fā)展和無縫接入的需求，基站端（Base Station， BS)和用戶端（User Equipment, UE)都需要消耗更多的能量。而異構(gòu)網(wǎng)中由于宏基站 (macro BS)和微基站（micro BS)共享全部的頻譜以最大化頻譜效率，不可避免的帶來了 宏基站和微基站之間的跨層干擾（cross-tier interference)和各微基站之間的同層干擾 (c〇-tier interference)〇


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Star eke lberg博弈的功率分配方 法，該方法易于分布式實(shí)施且大大簡化了計(jì)算復(fù)雜度，且在進(jìn)行功率分配的同時實(shí)現(xiàn)了跨 層干擾的協(xié)調(diào)。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案包括如下步驟：
[0005] 1)建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包含K個子載波，一個中心的macro小區(qū)和N個pico小區(qū)， 且每個pico都和macro共享全部的頻譜；
[0006] 2)利用Starkelberg博弈分別建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的macro層的最優(yōu)化博弈模型和 兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的pico層的最優(yōu)化博弈模型；且pico層作為領(lǐng)導(dǎo)者，并設(shè)定pico層對macro 層的干擾價(jià)格，pico層向macro層索價(jià)，macro層作為跟隨者；
[0007] pico層的最優(yōu)化博弈模型表示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于starckelberg博弈的功率分配方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包含K個子載波，一個中心的macro小區(qū)和N個pico小區(qū)，且每 個pico都和macro共享全部的頻譜； 2) 利用Starkelberg博弈分別建立兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的macro層的最優(yōu)化博弈模型和兩層 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的pico層的最優(yōu)化博弈模型；且pico層作為領(lǐng)導(dǎo)者，并設(shè)定pico層對macro層 的干擾價(jià)格，pico層向macro層索價(jià)，macro層作為跟隨者； pico層的最優(yōu)化博弈|旲型表不為：
是pico η在子載波k上的數(shù)據(jù)速率；f在子載 波k上pico η到用戶的信道增益；N。是噪聲功率譜密度；W是兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的帶寬；α'Γ/1 是在子載波k上，pico η接收到的來自macro的干擾功率；α是電力價(jià)格；β表示在pico η中數(shù)據(jù)速率與干擾收益之間的權(quán)衡因子；4表示在pico n中數(shù)據(jù)速率與功耗之間的權(quán)衡 因子；巧"表示Pico η在子載波k上的發(fā)射功率的向量；if*表示Pico η在子載波k上的發(fā) 射功率；4是在子載波k上，macro到pico η之間的干擾信道增益；yk表示子載波k上的 干擾價(jià)格；Pk表示macro在子載波k上的發(fā)射功率，是pico η的最大發(fā)射功率；y表示 干擾價(jià)格的向量； macro層的最優(yōu)化博弈模型表示為：
其中，
i hk是在子載波k上macro到用戶的信道增益，μ k表示 在macro中數(shù)據(jù)速率與功耗之間的權(quán)衡因子；vk表示在macro中數(shù)據(jù)速率與干擾收益之間 的權(quán)衡因子；Ith是pico η能夠忍受的最大干擾功率門限；P_是macro的最大發(fā)射功率； 3)采用拉格朗日乘子法對macro層的最優(yōu)化博弈模型求解得到macro層的最優(yōu)功率分 配，根據(jù)macro層的節(jié)能功率分配結(jié)果，采用拉格朗日乘子法對pico層的最優(yōu)化博弈模 型求解得到Pico層的最優(yōu)功率分配If。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg博弈的功率分配方法，其特征 在于，所述的步驟3)中采用拉格朗日乘子法對macro層的最優(yōu)化博弈模型求解完成macro 層的節(jié)能功率分配的過程中，拉格朗日函數(shù)L(Pk，ε，λ)為：
其中，ek為對應(yīng)Pk>0的拉格朗日乘子，λ為對應(yīng)
的拉格朗日乘子，*^?為
1的拉格朗日乘子； ΚΚΤ條件為：
其中，<為Pk彡0時的最優(yōu)拉格朗日乘子，λ'
時的最優(yōu)拉格朗日乘子，
Α時的最優(yōu)拉格朗日乘子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg博弈的功率分配方法，其 特征在于，所述的步驟3)中macro層的最優(yōu)功率分配g如下：
其中，λ?#
寸的最優(yōu)拉格朗日乘子；
Λ時的最優(yōu)拉格朗日 乘子；[X]+ = max (0, X)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg博弈的功率分配方法，其特征 在于，所述的步驟3)采用拉格朗日乘子法對pico層的最優(yōu)化博弈模型求解完成pico層的 節(jié)能功率分配的過程中，拉格朗日函數(shù)為：
其中，p為對應(yīng)
的拉格朗日乘子；δ k為對應(yīng)if 20的拉格朗日乘子；其KKT 條件如下：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Starckelberg博弈的功率分配方法，其 特征在于，所述的步驟3)中的pico η的最優(yōu)功率Pf為：
【文檔編號】H04W52/40GK104105193SQ201410311951
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】王霞, 王元雙, 石軍, 王鑫, 陳新橋 申請人:西安交通大學(xué)