[发明专利]基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法

权利要求书

1.一种基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法，其特征在于：通过求解由宏蜂窝与小蜂窝构成的非合作博弈问题的广义纳什均衡，分布式地计算宏基站和小基站的发射功率，从而得到宏基站和小基站在各个信道上的功率分配和通信速率；具体包括：

(1)宏基站设置初始对偶变量μ⁰≥0、精度∈₁和步长序列并将对偶变量μ⁰广播至宏蜂窝内的其他小基站；其中，所述对偶变量为宏基站的各信道用户对应QoS约束的向量；

(2)宏基站设置初始可行的发射功率矩阵p⁰，初始化内部迭代次数t＝0；其中，所述发射功率矩阵是由宏基站和其他小基站在所有信道上的发射功率组成的矩阵；

(3)宏基站和其他小基站，通过因相互干扰形成的非合作博弈问题，根据当前的对偶变量，最大化自身的效用，更新各自的发射功率向量其中，表示t+1次内部迭代时基站i在所有信道上的发射功率组成的向量，M表示小基站的总个数；

(4)每个基站i各自判断并将判定结果发送给宏基站；

(5)宏基站根据接收到的信息查看是否对于所有的基站i，步骤(4)均成立：若均成立则转到步骤(6)；否则若存在一个不成立，则令t＝t+1，并转到步骤(3)；

(6)宏基站根据步长序列和上次迭代时的对偶变量μⁿ，计算得到当前次迭代时的对偶变量μⁿ⁺¹；

(7)判断|μⁿ⁺¹-μⁿ|≤∈₁是否成立；若成立，则当前的发射功率矩阵p^t+1为广义纳什均衡的均衡解，否则令n＝n+1，并转到步骤(2)；

(8)宏基站根据所述均衡解计算得到宏基站和小基站在各个信道上的功率分配和通信速率。

2.根据权利要求1所述的基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法，其特征在于：所述(3)中的所述发射功率向量为：

式中，K为信道的总个数，i＝0的基站为宏基站，i＝1,...,M的基站为小基站，表示第i个基站第t+1次内部迭代时在信道k上的发射功率，具体计算为：

其中，表示式表示基站i在信道k上第t次迭代接收到的所有干扰信号，且σ_i(k)表示基站i在信道k上的热噪声，p_j^t(k)表示基站j在第t次内部迭代时在信道k上的发射功率，h_ij(k)表示基站i到基站j在信道k上服务用户的信道增益，并且γ_k表示宏蜂窝用户需要满足的最低传输速率；表示第t次迭代除宏基站以外的所有小基站的发射功率构成的矩阵，表示第t次迭代除基站i以外的所有小基站和宏基站的发射功率构成的矩阵；λ_i是使得成立的最小正整数，p_i(k)表示基站i在信道k上的分配发射功率，N为小基站的个数，表示基站i允许发送的最大和功率；表示基站i在信道k上允许的最大发射功率；为在n+1次外部迭代时，宏基站第k个信道用户对应QoS约束的对偶变量。

3.根据权利要求2所述的基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法，其特征在于：所述步骤(7)中的所述发射功率矩阵p^t+1为：

4.根据权利要求2所述的基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法，其特征在于：所述步骤(6)中的所述对偶变量μⁿ⁺¹为：

其中，[·]⁺＝max{0,·}；

式中，表示宏基站第k个信道用户的QoS约束，ρ_n是从步长序列中提取的第n个值。

5.根据权利要求2所述的基于广义纳什均衡的小蜂窝网络功率分配方法，其特征在于：所述步骤(8)中的通信速率为：

其中，R_ik(p_i,p_-i)表示基站i对信道用户k的通信速率。