[发明专利]一种异构网络中基于契约理论的上下行解耦单接入方法

权利要求书

1.一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，所述异构网络中小区内基站集合为L＝{1,2,…L}，用户集合为K＝{1,2,…K}，用户在上行和下行时接入不同的基站；

该方法包括步骤：

(1)基站获取实时网络数据，计算基站自身和同一小区内的用户在上行下行所受到的干扰并计算用户类型，定义用户i的用户类型为θ_i；

(2)基站根据步骤(1)得到的干扰数据和用户类型，计算基站效益函数、用户效益函数和社会盈余，其中，

基站效益函数为：U(b,p)＝π(b,p)-F(b,p)，其中，U(b,p)表示基站的效益值，b表示接入带宽，p表示传输功率，π(b,p)表示基站租赁给用户的资源的价格，F(b,p)表示基站的成本，F(b,p)＝F₀+T(b,p)，F₀表示基站从运营商得到资源的租赁花费，T(b,p)表示与带宽和功率相关的维护费用；

用户效益函数为：V(θ,b,p)＝R(θ,b,p)-π(b,p)，其中，V(θ,b,p)表示用户的效益值，R(θ,b,p)表示用户接入基站时的数据速率；

社会盈余为：S(θ,b,p)＝U(b,p)+V(θ,b,p)＝R(θ,b,p)-F(b,p)

(3)基站设置约束条件，求出资源块的定价；

所述约束条件为：

其中，θ′表示除类型θ外的其他任意类型；

(4)基站将契约广播给用户，契约中包括资源块定价π、带宽b和功率p；

(5)用户收到契约后，根据其中的资源块定价和自身的效益函数，计算效益值是否为该用户类型所能取得的最大值，如果是，则签订契约并向基站发送反馈信号，基站收到反馈信号后，将资源块租赁给用户；否则，用户拒绝签订，等待下一轮基站设计契约后广播的契约。

2.根据权利要求1所述一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，计算基站自身和同一小区内的用户在上行下行所受到的干扰的具体步骤为：

定义上行时用户k和基站u相连，下行时用户k和基站v相连，则上行时基站受到的干扰为：

其中，表示基站u受到的来自其他下行基站的干扰，表示基站u受到的来自其他上行用户的干扰；

其中，τ表示某一时隙，表示时隙τ下的服务二值变量，表示时隙τ下的接入二值变量，g_u′u表示基站u与其他基站u′之间的链路增益；

下行时用户k受到的干扰为：

其中，表示用户k受到的来自其他下行基站的干扰，表示用户k受到的来自其他上行用户的干扰；

3.根据权利要求2所述一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，所述用户类型的计算方法为：

当用户k接入一个基站l时，其用户类型为：其中，g_kl表示用户k与基站l之间的链路增益，σ²表示高斯白噪声。

4.根据权利要求3所述一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，基站计算资源块的定价的具体步骤为：

定义任意可行的契约表示为：C＝{b(θ),p(θ),π(θ)}，给定契约限制条件为：

条件1：θ₁<θ₂<…<θ_i<…<θ_K且b·p＝ζ，ζ为一常数；

条件2：对于C，当且仅当π_i≥π_j时，满足b_i≥b_j；

条件3：对于C，若满足θ_i＞θ_j，那么b_i＞b_j；

条件4：对于C，满足：π_k-1+X≤π_k≤π_k-1+Y，其中，X＝R(θ_k-1,b_k,p_k)-R(θ_k-1,b_k-1,p_k-1)，Y＝R(θ_k,b_k,p_k)-R(θ_k,b_k-1,p_k-1)；

定义契约的增加偏好性质：

对于任意θ>θ′,b>b′和p<p′，满足公式：

R(θ,b,p)-R(θ,b′,p′)＞R(θ′,b,p)-R(θ′,b′,p′)

计算同时满足条件1至条件4以及增加偏好性质的资源块定价：