基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法及系統(tǒng)，該多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法包括在兩階段的主從模型中，在第一階段，上層的中繼首先發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值；在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層的中繼調(diào)整其發(fā)射功率。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于合作眾包的在多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的傳輸激勵(lì)機(jī)制，通過設(shè)計(jì)在基站和中繼之間，中繼與中繼之間的激勵(lì)機(jī)制，基站既可以提高頻譜利用率又可以減少設(shè)備的部署和管理費(fèi)用，中繼還可以通過參與合作傳輸獲得一部分利潤。
【專利說明】
基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界認(rèn)為是一個(gè)可以用來有效的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和 延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)不僅擁有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特征即利用傳統(tǒng)蜂 窩的固定基站設(shè)備，并且充分利用了多跳中繼網(wǎng)絡(luò)的高能效、高靈活性等特點(diǎn)。然而，多跳 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的廣泛運(yùn)用將面臨如下幾個(gè)挑戰(zhàn):第一個(gè)挑戰(zhàn)是在無線接入點(diǎn)高部署和高維護(hù)費(fèi) 用;第二個(gè)挑戰(zhàn)是管理大數(shù)目多種接入點(diǎn)的高難度和高復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源 分配方法。
[0004] 本發(fā)明提供了一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，中繼^在第 (η+1)個(gè)時(shí)隙，接收到其招募者^Si發(fā)送的數(shù)據(jù)，在中繼的接收端收到的信息， ，表示為
其中KU為第U-1)層中繼·^.1!,.和 第S個(gè)第(η)層中繼之間的信道參數(shù)，包含了路徑損耗和頻率選擇性衰落，為 中繼5,接收端的干擾，η(η)為加性高斯白噪聲，其方差為σ2,在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼 的放大轉(zhuǎn)發(fā)系數(shù)戈
第(η)層中繼AAS.. 轉(zhuǎn)發(fā)收到的信號(hào)為 AU = ，用 A ( M，h (10，ρ ( M 分別表示 ， CL.,，，那么一條N跳中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路的輸入輸出表達(dá)式為
通過第(N)層中繼，此鏈路在接收端即 在用戶端的接收信噪比為
訓(xùn)寸隙η的即 時(shí)信噪比，即第(η-1)層中繼RN(n-1〉和第(η)層中繼RN(n)之間鏈路的信噪比，對(duì)于基站而言， 其效用函數(shù)為
即收益減去激勵(lì)，α為單位頻譜效 率的收益，Ro為基站給予第一層中繼的激勵(lì)總和。
[0005] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于第（η )層中繼Λ，其效用函數(shù)為
1即收益先去能量消耗和給 予下一層中繼的激勵(lì)，其中c為單位功率消耗的價(jià)格，其中
分別表示通 過第⑷層中繼Kd,.s和通過第(η-1)層中繼?^^的信噪比。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在兩階段的主從模型中，在第一階段，上層的中繼首先 發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值;在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層的中繼調(diào)整其發(fā)射功率。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在第(η)層和第(n+1)層之間的博弈中，第(η)層中繼的 優(yōu)化問題為：
[0008]
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在第(η-1)層中繼和第(η)層中繼之間的博弈中，第(η) 層中繼的優(yōu)化問題為：
[0010] 其中Τ(η)為第(η)中繼的最小信噪比限制。 ，：
[0011]本發(fā)明還提供了一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，中 繼在第(n+1)個(gè)時(shí)隙，接收到其招募者郵匕發(fā)送的數(shù)據(jù)，在中繼的接收 端收到的信息，，表示為
漯(Π -1) 層中繼和第S個(gè)第(n)層中繼iWt #之間的信道參數(shù)，包含了路徑損耗和頻率選擇 性衰落，^L,.,,為中繼接收端的干擾，n(n)為加性高斯白噪聲，其方差為〇2,在放大 轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼的放大轉(zhuǎn)發(fā)系數(shù)為
第 (η)層中繼轉(zhuǎn)發(fā)收到的信號(hào)為= 用A(n)，h(n)，p(n)分別表示 ... :，
繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路的輸入輸出表達(dá)式為 通過第(N)層中繼，此鏈路在接收端即 在用戶端的接收信噪比為
3時(shí)隙η的即 時(shí)信噪比，即第(n-1)層中繼和第(η)層中繼RN(n)之間鏈路的信噪比，對(duì)于基站而言， 其效用函數(shù)為
即收益減去激勵(lì)，α為單位頻譜效 率的收益，Ro為基站給予第一層中繼的激勵(lì)總和。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于第（η)層中繼匕.Λ，其效用函數(shù)為
即收益先去能量消耗和給 予下一層中繼的激勵(lì)，其中c為單位功率消耗的價(jià)格，其4
?別表示通 過第(Π )層中繼和通過第(n-l)層中繼的信噪比。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在兩階段的主從模型中，在第一階段，上層的中繼首先 發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值;在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層的中繼調(diào)整其發(fā)射功率。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在第(η)層和第(n+1)層之間的博弈中，第(η)層中繼的 優(yōu)化問題為：
[0015]
[0016]
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在第(η-1)層中繼和第(η)層中繼之間的博弈中，第(η) 層中繼的祝仆Ι、π1挪失1.
[0018] 其中Τ(η)為第(η)中繼的最小信噪比限制。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是:綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于合作眾包的在多跳蜂窩 網(wǎng)絡(luò)中的傳輸激勵(lì)機(jī)制，通過設(shè)計(jì)在基站和中繼之間，中繼與中繼之間的激勵(lì)機(jī)制，基站既 可以提高頻譜利用率又可以減少設(shè)備的部署和管理費(fèi)用，中繼還可以通過參與合作傳輸獲 得一部分利潤。
【附圖說明】
[0020] 圖1是系統(tǒng)模型圖。
[0021] 圖2是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仿真圖。
[0022] 圖3是PT中繼策略和PU容量關(guān)系圖。
[0023]圖4是在一層和兩層中繼的情況下，6個(gè)中繼的效用函數(shù)值圖。
[0024] 圖5是基站的效用函數(shù)隨著價(jià)格變化的曲線在兩層中繼和直傳時(shí)的對(duì)比圖。
[0025] 圖6是第一層中繼隨頻譜利用率價(jià)格的變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明公開了一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法及系統(tǒng)。
[0027] 隨著一系列便攜式的小功率無線接入點(diǎn)的出現(xiàn)，例如阿爾卡特朗訊研制的 LightRadio等，預(yù)示著基站部署新時(shí)代的出現(xiàn)，即運(yùn)營商和小功率基站的擁有者將要協(xié)作 進(jìn)行傳輸。通過充分利用覆蓋范圍內(nèi)的小功率無線接入點(diǎn)，運(yùn)營商可以減少在設(shè)備部署和 設(shè)備管理上的投入，而且可以緩解管理多種設(shè)備的壓力。通過參加合作傳輸，參與合作傳輸 的中繼可以通過合作眾包的傳輸中得到獎(jiǎng)勵(lì)。為了充分利用多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源，我們提出 了一種新的傳輸策略，即基站招募多個(gè)第一層中繼或上層中繼招募下層中繼參與合作傳 輸。
[0028] 然而，這種新的傳輸機(jī)制仍然存在若干問題。第一個(gè)問題是，基站在這種多跳中繼 網(wǎng)絡(luò)中如何招募中繼。第二個(gè)問題是，如何激勵(lì)中繼參與合作傳輸，一方面由于中繼的擁有 者不是運(yùn)營商，另一方面中繼需要合理的激勵(lì)去彌補(bǔ)其消耗的計(jì)算和傳輸能量。對(duì)于中繼 而言，中繼的目的是最大化其在合作傳輸中的利益。為了解決上述問題，本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一 個(gè)傳輸激勵(lì)機(jī)制激勵(lì)中繼參與合作眾包的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸。
[0029]本發(fā)明考慮在單蜂窩正交頻分多址(OFDMA)網(wǎng)絡(luò)中，存在一個(gè)用戶、一個(gè)基站和一 系列半雙工中繼，即基站通過N跳中繼網(wǎng)絡(luò)與用戶進(jìn)行通信，如圖1所示。假設(shè)在N跳中繼網(wǎng) 絡(luò)中，每一跳的傳輸時(shí)間相同，即每一幀被均分成(N+1)個(gè)完全相同的子幀。我們用第(η)層 的中繼表示被第(η-1)層中繼皿^,招募的個(gè)中繼中的第S個(gè)中繼。為了便 于分析，我們拿出一條鏈路舉例，中繼力^^ #在第(n+1)個(gè)時(shí)隙，接收到其招募者 發(fā)送的數(shù)據(jù)。在中繼的接收端收到的信息，，可以表示為
[0030]
[0031] 其中為第(n-1)層中繼iWVSi和第S個(gè)第(η)層中繼之間的信道參 數(shù)，包含了大尺度(路徑損耗)和小尺度(頻率選擇性)衰落。為中繼^<1~接收端的 干擾，π(η>為加性高斯白噪聲，其方差為σ2。在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼的放大轉(zhuǎn)發(fā)系數(shù)為
[0033] 第(η)層中繼轉(zhuǎn)發(fā)收到的信號(hào)#
3 了方便，我們用
[0032] A(n)，h(n)，p(n)分別灌
那么，一條N跳中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路的輸 入輸出表達(dá)式為
[0034]
[0035]通過第（N)層中繼此鏈路在接收端即在用戶端的接收信噪比為
為時(shí)隙η的即時(shí)信噪比，即第(n-1)層中繼和第(η)層 中繼RN(n)之間鏈路的信噪比。在每條鏈路的即時(shí)信噪比較大時(shí)，為了便于計(jì)算，此鏈路的信 噪比可以近似為
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 即收益減去激勵(lì)，α為單位頻譜效率的收益，Ro為基站給予第一層中繼的激勵(lì)總 和。
[0041 ]故其優(yōu)化問題可以寫為
[0046] 即收益先去能量消耗和給予下一層中繼的激勵(lì)，其中c為單位功率消耗的價(jià)格。其中,和別表示通過第(η)層中繼和通過第(η-1)層中繼的
[0042]
[0043]
[0044]
[0045] 信噪比。每一個(gè)中間層的中繼都會(huì)與兩個(gè)斯坦科爾伯格博弈有關(guān)，即第(η)層中繼會(huì)參與到 兩個(gè)斯坦科爾伯格博弈中，第(η)層和第(η+1)層之間的博弈，和第(η-1)層和第(η)層之間 的博弈。在第(η)層和第( η+1)層之間的博弈中，第(η)層的中繼作為主即作為給出激勵(lì)的一 方，第(η+1)層的中繼作為從;在第(η)層和第(η-1)層之間的博弈中，第(η-1)層的中繼作為 主，第(η)層的中繼作為從即作為調(diào)整發(fā)射功率的一方。在兩階段的主從模型中，在第一階 段，上層的中繼首先發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值;在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層的中繼調(diào)整其發(fā) 射功率。在第(η)層和第( η+1)層之間的博弈中，第(η)層中繼的優(yōu)化問題為
[0047]
[0048]
[0049] 在第(η-I)層中繼和第(η)層中繼之間的博弈中，第(η)層中繼的優(yōu)化問題為
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] 其中T(n)為第(η)中繼的最小信噪比限制。
[0054] 2.博弈分析
[0055] 在給出上述激勵(lì)機(jī)制的情況下，我們需要解決如下幾個(gè)問題。第一個(gè)我們關(guān)注的 問題是，在給定激勵(lì)的情況下，下層中繼之間是否存在穩(wěn)定的策略集，使得中繼均保持一個(gè) 穩(wěn)態(tài)的策略集，即沒有中繼有改變其策略的動(dòng)機(jī)。第二個(gè)問題為，此穩(wěn)定策略是否唯一。第 三個(gè)問題為，如何計(jì)算基站和上層中繼的最優(yōu)激勵(lì)。為了解決第一個(gè)和第二個(gè)問題，我們?cè)?此引入納什均衡的概念。
[0056] 定義1:對(duì)于一個(gè)給定的傳輸功率向量P#1 =(U7i"in)'(K"+11)V￡,...,(W+1>y W)如 果滿足條件《((λ(β+1))氣
[0057] 在此，我們將要證明在協(xié)作傳輸?shù)闹欣^之間的納什均衡的存在性和唯一性。從 的角度來講，納什均衡的存在性可以確保每一個(gè)中繼都可以達(dá)到滿意狀態(tài)的 穩(wěn)定策略，即每一個(gè)中繼都沒有改變其策略的動(dòng)機(jī)。納什均衡的唯一性可以使基站或者上 層的中繼可以完全預(yù)測(cè)下層中繼的策略以優(yōu)化其效用函數(shù)。為了便于表示，中繼 和其傳輸功率;^^,，可以用·和/^+1>表示。
[0058] 定理1:中繼欣丨.1,。招募的（η+1)層中繼之間存在至少一個(gè)納什均 衡。
[0059] 為了證明定理1，我們首先引入引理1
[0060] 引理1:對(duì)于(n+1)層中繼如果滿足如下條件
[0061] (a)P(n+1)策略集是非空緊湊的凸集
[0062] (b) ηΓ'/Γ'Ρ」廣),W是連續(xù)的，且關(guān)于W是凹的。那么在功率傳輸策略 中存在至少一個(gè)納什均衡。
[0063] 由于炫+1) 訴，我們可以得到結(jié)論P(yáng)(n+1)是一個(gè)非空的緊湊凸集。從 (8)中可以看出，P(n+1)是連續(xù)的。為了證明H廣1是凹的，對(duì)戶廣"求二階導(dǎo)數(shù)，
[0064]
[0065] 由于SM^+1)對(duì)戶廣1?是凹的，上述方程總是負(fù)的，所以可以證明/f+1)對(duì) ?(P/ B+l),P_(/;+l))是凹的。下一步我們要證明納什均衡的唯一性。
[0066] 定理2:在非合作功率分配博弈中存在唯一的納什均衡。
[0067]為了證明定理2我們給出最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)的概念。
[0068] 定義2:給定傳輸功率向量Bffl}，如果對(duì)所有可能的取值使得w(dfl+1))最大，則策 可以被稱為最優(yōu)反應(yīng)策略。
[0069] 根據(jù)定義1，每一個(gè)用戶在納什均衡中的策略均為最優(yōu)反應(yīng)策略。為了找到中繼 捌)"+1>的最優(yōu)反應(yīng)策略，我們對(duì)《廣知廣尤巧）求一階導(dǎo)數(shù)。如果不考慮 A(H+1)的上下界， M廣》的最優(yōu)反應(yīng)函數(shù)滿足條件
[0070]
[0071] 由于對(duì)Α(η+1)是凹函數(shù)，貝I
是嚴(yán)格減函數(shù)。存在唯一 的數(shù)值(/T吖使得
[0072]
[0073]
[0074]
[0075] 若考慮上下界，i^V,(nlU傳輸功率的最優(yōu)反應(yīng)數(shù)值(戶廣"^可以寫為
[0076]
[0077]
[0078] 唯一的納什均衡仍然存在，由于義""是凹函數(shù)，利用杰森不等式，我們可以得到中 繼信噪比的下界，一條鏈路中的信噪比中除了第(n+1)跳的信噪比可以寫為# +1}， 同一層的其他中繼的信噪比之和可以寫為豆豆廣+1>，#)"+1)為與中繼拓\^ +1)有關(guān)的鏈路數(shù) 目。那么W1Y的下界為
[0079]
[0080]定理3在第(η)層中繼和第(η+1)層中繼之間存在唯一的斯坦科爾伯格均衡，即存 在最優(yōu)的激勵(lì)數(shù)值(R(n)f使得第(η)層的效用函數(shù)u(R(n))最大。
[0081]為了證明定理3,我們首先對(duì)u(R(n))取二階導(dǎo)數(shù)故其效用函數(shù)為對(duì)R(n)的嚴(yán)格凹函 數(shù)，我們可以確保最優(yōu)激勵(lì)的數(shù)值是唯一的。最優(yōu)的激勵(lì)數(shù)值可以通過迭代算法求得。
[0082]
[0083] 冋埋，我彳丨」也卩」以證明在基站和第一層中繼之間存在斯坦科爾伯格均衡，基站的 效用函數(shù)對(duì)Ro求二階導(dǎo)數(shù)，通過迭代算法，即可求出其激勵(lì)數(shù)值。
[0084]
[0085] 3.模擬仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
[0086] 為了驗(yàn)證提出激勵(lì)機(jī)制的有效性，我們進(jìn)行了若干數(shù)值仿真。我們?cè)谌缟蠄D2所示 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行仿真。在仿真網(wǎng)絡(luò)中，存在2層中繼，即每一個(gè)第一層的中繼招募兩個(gè)第 二層中繼。圖3對(duì)比了在兩層中繼、一層中繼、和直傳情況下，效用函數(shù)的數(shù)值。這里我們假 設(shè)單位頻譜利用率的價(jià)格為150，即α = 150。在兩層中繼采取我們提出的激勵(lì)機(jī)制時(shí)的效用 函數(shù)值大于一層中繼，而一層中繼時(shí)的效用函數(shù)大于直傳時(shí)的效用函數(shù)值。我們對(duì)比了基 站的發(fā)射功率分別為IW和0.5W時(shí)的效用函數(shù)值。
[0087] 圖4給出了在一層和兩層中繼的情況下，6個(gè)中繼的效用函數(shù)值。仿真數(shù)據(jù)顯示，對(duì) 于第一層中繼，即距離基站較近的中繼而言，兩跳時(shí)的收益大于一跳時(shí)的收益，對(duì)于第二層 中繼，即距離用戶較近的中繼，則反之。
[0088] 接下來，我們將要驗(yàn)證基站和中繼的效用函數(shù)值隨著頻譜利用率價(jià)格α變化的曲 線，其取值范圍為50-250。在圖5中給出了在功率分別為IW和0.5W時(shí)，基站的效用函數(shù)隨著 價(jià)格變化的曲線在兩層中繼和直傳時(shí)的對(duì)比。隨著頻譜利用率價(jià)格的上升，激勵(lì)的數(shù)值增 長，中繼收到的激勵(lì)增加。為了進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，在圖6中，我們給出了第一層中繼隨頻譜利 用率價(jià)格的變化曲線。
[0089]從圖2可以我們可以明顯看出，在SU協(xié)作下的安全容量值要明顯高于主用戶直接 傳輸模式下的安全容量值。并且，當(dāng)Pm = 676mw，PA2 = 324mw時(shí)，主用戶安全速率和次級(jí)用戶 吞吐量總和達(dá)到最大值Cl,,=丨9.27/爐v/Zfe，此時(shí)PR的安全容量達(dá)到Cs = 6.89bps/Hz而非 協(xié)作模式下安全容量不到lbps/Hz。
[0090]為了驗(yàn)證當(dāng)主用戶發(fā)送機(jī)在第一階段使用不同功率廣播信息時(shí)對(duì)所有用戶吞吐 量的影響，我們又將Pp的范圍設(shè)置為從Imw到1000ΠΜ，其他參數(shù)不變，進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果 如圖3所示：
[0091 ]圖3中，黑色曲線代表主用戶在協(xié)作模式下安全容量，紅色曲線代表SUB吞吐量，藍(lán) 色曲線代表SUA吞吐量，帶點(diǎn)的黑色實(shí)線代表非協(xié)作模式下PR的安全容量，我們可以看出其 值恒定在1. 14bps/Hz，而協(xié)作模式下主次用戶總吞吐量在Pp = 339mw時(shí)，達(dá)到最優(yōu)值 C'_ = 24.07/?/;.s· /札-其中主用戶安全容量達(dá)到Cs = 7.82bps/Hz，比起單鏈路直傳模式有了 顯著地性能提升。
[0092] 綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于合作眾包的在多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的傳輸激勵(lì)機(jī) 制。通過設(shè)計(jì)在基站和中繼之間，中繼與中繼之間的激勵(lì)機(jī)制，基站既可以提高頻譜利用率 又可以減少設(shè)備的部署和管理費(fèi)用，中繼還可以通過參與合作傳輸獲得一部分利潤。
[0093] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，其特征在于，中繼AVg .,.,在第(n+ 1)個(gè)時(shí)隙，接收到其招募者發(fā)送的數(shù)據(jù)，在中繼的接收端收到的信息， 說，表示為媒，.=的城巧 第S個(gè)第(n)層中繼?之間的信道參數(shù)，包含了路徑損耗和頻率選擇性衰落，片；；..'...,.， 為中繼WV,接收端的干擾，nW為加性高斯白噪聲，其方差為〇2,在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中 繼WV式...,W的放大轉(zhuǎn)發(fā)系數(shù)文第（n )層中繼 巧轉(zhuǎn)發(fā)收到的信號(hào)為瑪二識(shí).,4，用A ( n >，h ( n >，P ( n >分別表示4;;....,,， 巧;...W，片;;*那么一條N跳中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路的輸入輸出表達(dá)式為'柄通過第(N)層中繼i?W公,1"，此鏈路在接收端即 在用戶端的接收信噪比為為時(shí)隙n的即 時(shí)信噪比，即第(n-1)層中繼RNtn-I哺第(n)層中繼RN^之間鏈路的信噪比，對(duì)于基站而言， 其效用函數(shù)3即收益減去激勵(lì)，a為單位頻譜效 率的收益，Ro為基站給予第一層中繼的激勵(lì)總和。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，其特征在于，對(duì)于第(n)層中繼 心Vfi..,W，其效用函數(shù)；即收 益先去能量消耗和給予下一層中繼的激勵(lì)，其中C為單位功率消耗的價(jià)格，其中SM?式和 SW巧二 1,.分別表示通過第(n)層中繼KW觀巧通過第(n-1)層中繼的信噪比。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，其特征在于，在兩階段的主從模 型中，在第一階段，上層的中繼首先發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值;在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層 的中繼調(diào)整其發(fā)射功率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，其特征在于，在第(n)層和第(n+ 1)層之間的博弈中，第(n)層中繼的優(yōu)化問題為：5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，其特征在于，在第(n-1)層中繼 和第(n)層中繼之間的博弈中，第(n)層中繼的優(yōu)化問題為：其中為第(n)中繼的最小信噪比限制。6. -種基于博弈論的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，中繼在第(n+ U個(gè)時(shí)隙，接收到其招募者WV紀(jì).發(fā)送的數(shù)據(jù)，在中繼iW,。的接收端收到的信息， 識(shí).表示；其中巧一為第(n-1)層中繼擬班,.： 和第S個(gè)第（n)層中繼S明,之間的信道參數(shù)，包含了路徑損耗和頻率選擇性衰落， 巧為中繼WV,氣....,V接收端的干擾，nW為加性高斯白噪聲，其方差為O2，在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式 下，中繼的放大轉(zhuǎn)發(fā)系數(shù)：第(n)層中繼 *J 一 9 WV或..,r,轉(zhuǎn)發(fā)收到的信號(hào)為城=城!...,..,4;'V，用A ( n >，h (n >，P ( n >分別表示斯i "， 巧!...,W，識(shí)L,,:，那么一條N跳中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路的輸入輸出表達(dá)式為時(shí)信噪比，即第(n-1)層中繼RN(n-i>和第(n)層中繼RN(n>之間鏈路的信噪比，對(duì)于基站而言， 其效用函數(shù)為化益減去激勵(lì)，a為單位頻譜效 f在接收端即 %時(shí)隙n的即 率的收益，Ro為基站給予第一層中繼的激勵(lì)總和。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于第(n)層中繼 RW,1,,,，其效用函數(shù)為3即 收益先去能量消耗和給予下一層中繼的激勵(lì)，其中C為單位功率消耗的價(jià)格，其中 和57V武.打.1,.分別表示通過第(n)層中繼和通過第(n-1)層中繼的信噪比。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在兩階段的主從模 型中，在第一階段，上層的中繼首先發(fā)表其激勵(lì)的數(shù)值;在第二階段，下層的中繼根據(jù)上層 的中繼調(diào)整其發(fā)射功率。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在第(n)層和第(n+ I)層之間的博弈中，第(n)層中繼的優(yōu)化問題為：10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源分配系統(tǒng)，其特征在于，在第(n-1)層中繼 和笛(n)居中皺,間的墻或中，第(n)層中繼的優(yōu)化問題為：其中為第(n)中繼的最小信噪比限制。
【文檔編號(hào)】H04W72/08GK105916206SQ201510810366
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日
【發(fā)明人】張欽宇, 王野, 孔慶磊, 楊藝, 于佳, 董唯, 董唯一
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院