[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

说明书

本发明提出一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，本发明将解耦的单用户接入过程建模为基站充当雇主的垄断劳动力市场，向雇员(即用户)出租无线资源块(包括带宽和功率)。由于基站缺乏用户的信道状态信息，因此我们针对此信息不对称情况设计了基于契约理论的用户接入激励机制，该契约由基站从最大化自身效益出发，给出资源块最优定价，以吸引用户接入。此外，从个体理性和激励兼容性的角度分析契约的可行性。基站设计出契约之后将其广播，用户考虑自身效益而选择签署最佳合同。

技术领域

本发明涉及异构网络用户接入和资源分配领域，尤其是一种异构网络中基于契约理 论的上下行解耦单接入方法。

背景技术

当前，面向未来的第五代移动通信已经成为全球研发热点。超密集组网、异构化，包括上行下行解耦等技术是实现5G性能要求的重要方法，随着上述新技术的引入，许多 无线通信网络中的基础问题需要进行重新研究，用户接入作为无线资源管理的第一步， 在实现负载均衡，干扰控制，提高频谱和能量效率等方面起着非常重要的作用。

现有的用户接入机制的分析与设计几乎都是基于上行下行关联的原则，即用户终端在 上行和下行必须接入到同一个基站。然而在多层异构网络中，不同层次的基站之间以及 上行下行之间通常在发射功率、覆盖范围、信道质量、数据流量、回程线路容量、负载、以及硬件等方面有较大差别，并且这种不对称会随着各层基站密度的增加而更加突出。 因此，基于上行下行关联的用户接入严重制约了系统的性能。为此，上行下行解耦的概 念被提出，即上行传输和下行传输可以选择接入不同的基站。理论分析结果通过沃达丰 公司的Atoll仿真工具进行了验证，即在两层异构网络中，简单的上行下行分离机制已 经可以带来较大的性能提升。

由于基站和用户之间存在信息的不对称，即如果将用户按照接入信道的不同分类， 通常情况下基站并不具备用户的信道状态信息(channel state information，CSI)，从而无 法确定用户的类型和数量，也就无法为租赁的资源合理定价。为了解决以上问题，我们 采用基于契约理论的资源分配方法。

契约理论主要应用在经济学领域，它是垄断市场下雇主针对雇员所设计的劳工合同，是不完全信息情况下的解决激励兼容性的有效机制。在大多数情况下，契约理论需 要获得的解决方案是为雇员提供一个菜单(包含变量)，目标是最大化雇主的效益。在 契约签订时，受雇员期望收益最大化的激励兼容性约束，以及个体理性约束。在无线网 络中，契约理论已经被应用到了频谱交易，协作缓存和D2D通信等网络经济问题，有效 的解决了信息不对称下的交易问题。

发明内容

发明目的：为解决当用户采用解耦进行单接入基站时由于上行下行接入的基站不同，使基站缺乏用户的信道状态信息，无法为用户提出合理的资源定价的技术问题，本 发明提出一种异构网络中基于契约理论的上下行解耦单接入方法。

技术方案：本发明提出的技术方案为：

一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，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，