[发明专利]基于博弈论的频谱移动性管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种频谱移动性管理方法，具体地，涉及一种基于博弈论的频谱移动性管理方法。

背景技术

无线网络的领域中，由于空闲频谱资源有限，认知无线电用户之间需要竞争使用空闲资源。不同认知无线电用户的优先级，QoS(Quality of Service，服务质量)要求等级不同，因此要求认知无线电系统在保证优先级高的认知无线电用户优先得到服务的同时，也要保证频谱资源不会被某些认知无线电用户独占，即认知系统需要公平而有效地管理空闲频谱资源，一定程度地改善系统性能，提高系统容量，提高QoS等级等。

认知无线电用户由于受到授权用户工作状况的干扰，可用频谱的数量和位置随时间不断变化，因此对于这些“不确定”的频谱资源进行优化分配存在很大程度的动态性。在认知无线电系统频谱分配的领域中，始终面临着以下三方面的问题：(1)认知无线电用户对授权用户的干扰；(2)认知无线电用户之间的干扰；(3)认知无线电系统的效益和用户间的公平性。针对问题(1)，可以采用择机式的频谱共享方式，通过提高认知无线电用户对授权用户信号的检测精度和可靠性来减少对授权用户的干扰，如采用合作频谱检测方法。针对问题(2)，可以借鉴传统通信系统中的方法来避免或减小干扰，如多址技术。Simon Haykin教授指出把频谱分配和功率控制相结合，可在减少认知无线电用户之间的干扰的同时优化系统总体效益。针对问题(3)，Peng等人对开放式频谱共享模型中频谱分配的效益和公平性做了较为详尽的分析。

然而，频谱切换是在频谱分配技术发展的过程中呈现的又一难题。频谱切换通常发生在两种情况下：一是当某一空闲频段被授权用户重新使用时，工作于该频段的认知无线电用户必须跳转到其他频段；二是当用户QoS需求发生变化，而当前正在使用的频段无法满足用户的QoS需求时，必须跳转到其他合适的频段。频谱移动性管理主要包括频谱切换以及切换过程中的链路维持，即如何保持切换过程中用户的服务不被中断。

频谱切换主要包含三个过程：频谱切换初始化，频谱切换决策和频谱切换执行。频谱切换初始化即初步搜索可以利用的频谱资源，频谱切换决策即对可用频谱资源进行估计，选择当前情况下最优的频谱资源，最后通过频谱切换执行过程进行切换操作。快速频谱选择算法和快速频谱切换算法基本可以将频谱切换的负面影响降到最低。

虽然关于频谱移动性管理的技术很多，但是它们大部分都只能保证当下的最优切换，无法保证切换后的频谱利用率以及无线电用户的连续性占用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于博弈论的频谱移动性管理方法，其尽可能少的降低认知无线电用户的频谱切换次数，从而保证了次级用户的QoS，同时也降低了对授权用户的干扰。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于博弈论的频谱移动性管理方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一：明确博弈过程中的不同角色；步骤二：明确博弈过程中的相关参数；步骤三：建立博弈模型；步骤四：纳什均衡分析。

优选地，所述步骤一包括以下步骤：步骤十一，明确空闲频带为博弈的领导者；步骤十二，明确等待触发的无线电用户为博弈的追随者；步骤十三，明确授权用户为博弈的相关者。

优选地，所述步骤一当多个空闲频带面对多个需要触发的无线电用户时，空闲频带作为博弈的领导者要主动进行博弈，根据自身的特点以及无线电用户的不同属性，做出相对合适的策略；无线电用户向空闲频带呈现出自己的所有属性值，以便于空闲频带能够做出一系列的策略集，并择优选择；授权用户会在某一时间返回自己的授权频带，从而中断无线电用户的占用行为。

优选地，所述步骤三包括以下步骤：步骤三十一，假定有n个空闲频带和m个需切换的无线电用户，即n个空闲频带对m个等待触发的次级用户进行策略博弈，从而选出最优的策略集合，n和m都属于大于零的自然数；步骤三十二，假定每个空闲频带i均可预测与其绑定的授权用户返回之前，频带空闲的时间长度为T_预i，其预测的准确度为P_i；步三十三，假定每个无线电用户j完成当前任务需要占用频带的时间T_占j，告知所有的空闲频带。

优选地，所述步骤四包括以下步骤：步骤四十一，选出博弈者集合N；步骤四十二，根据现有的任务要求与资源限制，选出策略集S_n；步骤四十三，确定收益函数U_n，为整个的博弈过程设置一个收益。

优选地，所述步骤三十一博弈者集合N就是所有的空闲频带。