基于勢博弈的ofdma系統(tǒng)的資源分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線信道資源分配領(lǐng)域，具體涉及一種基于勢博弈的 0FDMA(0rthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址）系統(tǒng)的資源分 配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于無線通信中對于高速率傳輸?shù)男枨笠约癘FDM技術(shù)在子信道的分配、頻譜資 源的效率和抗多徑衰落的魯棒性上有較大的優(yōu)勢，使得人們對于OFDM技術(shù)產(chǎn)生濃厚的興 趣。OFDMA技術(shù)是OFDM技術(shù)的演進，已經(jīng)廣泛應用于WiMAX及3GPP技術(shù)中。在OFDMA系統(tǒng) 中，信道被分成多個相互正交的子載波，避免了小區(qū)中蜂窩用戶的同頻干擾。但在小區(qū)中引 入D2D用戶，D2D用戶復用蜂窩用戶的信道資源，不可避免的會加大系統(tǒng)中的同頻干擾。系 統(tǒng)中存在同頻干擾會導致通信系統(tǒng)性能的下降，如何解決小區(qū)中同頻干擾的問題，成為下 一代移動通信面臨的重要問題。所以如何對D2D用戶復用頻譜資源所帶來的同頻干擾的抑 制已經(jīng)成為無線通信中亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，降低OFDM小區(qū)中的同頻干擾，緩解頻譜資源短缺的 問題，本發(fā)明提供一種基于勢博弈的OFDM系統(tǒng)的資源分配方法。
[0004] 在OFDM單小區(qū)中，D2D用戶之間存在競爭關(guān)系，這一場景十分適合博弈論的應 用，因此采用博弈論的思想進行動態(tài)頻譜分配問題的建模。要將博弈論應用到OFDM小區(qū) 中，則所研宄的對象必須滿足博弈過程的理性條件和基本要素。其中理性條件包括：
[0005] (1)博弈過程遵循一定的規(guī)則，即局中人根據(jù)通信環(huán)境做出的策略選擇及行動必 須遵守一定的判定規(guī)則。
[0006] (2)參與者在進行決策選擇時，能夠?qū)Λ@得更好的收益有一個合理的預期。要滿足 這一條件，每一個局中人需要一個收益最大化的嚴格定義的目標函數(shù)。該條件與可定義的 目標函數(shù)和行動組合，都是對博弈過程進行良好的分析的必要條件。
[0007] 博弈過程的基本要素包括：
[0008] (1)在博弈過程中存在若干參與者。
[0009] (2)參與者均存在若干策略或行動。
[0010] (3)每個參與者均有能表示自己偏好的支付函數(shù)（效應函數(shù)）。
[0011] 根據(jù)以上的分析可以看出OFDM小區(qū)能夠完全滿足博弈論對問題分析的要求。 OFDM小區(qū)中，D2D用戶對之間競爭蜂窩用戶的頻譜資源，構(gòu)成博弈。
[0012] 本發(fā)明基于勢博弈的OFDM系統(tǒng)的資源分配方法，包括以下步驟：
[0013] A1、計算OFDM系統(tǒng)中復用蜂窩用戶信道資源的D2D用戶的目標信噪比；
[0014] A2、根據(jù)初始化的目標信噪比，D2D用戶計算其對應的干擾半徑；
[0015] A3、根據(jù)各D2D用戶的干擾半徑計算各D2D用戶使用子信道的沖突矩陣；
[0016] A4、D2D用戶與D2D用戶之間進行博弈，使自己的效應函數(shù)達到最大；
[0017] A5、如果D2D用戶干擾半徑內(nèi)存在沖突用戶，則放棄使用該子信道資源，選擇次優(yōu) 子信道傳輸數(shù)據(jù)；
[0018] A6、判斷是否博弈收斂或達到最大迭代次數(shù)，如果不收斂且沒有達到最大迭代次 數(shù)，則隨著D2D用戶信噪比的更新后，重復執(zhí)行A5~A6,直到收斂或達到最大迭代次數(shù)。
[0019] Al的具體過程為，D2D用戶的目標信噪比
[0020]
【主權(quán)項】
1. 基于勢博弈的OFDMA系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于，包括W下步驟： A1、計算0FDMA系統(tǒng)中復用蜂窩用戶信道資源的D2D用戶的目標信噪比； A2、根據(jù)初始化的目標信噪比，D2D用戶計算其對應的干擾半徑； A3、根據(jù)各D2D用戶的干擾半徑建立各D2D用戶使用子信道的沖突矩陣； A4、D2D用戶與D2D用戶之間進行博弈，使自己的效應函數(shù)達到最大； A5、如果D2D用戶干擾半徑內(nèi)存在沖突用戶，則放棄使用該子信道資源，選擇次優(yōu)子信 道傳輸數(shù)據(jù)； A6、判斷是否博弈收斂或達到最大迭代次數(shù)，如果不收斂且沒有達到最大迭代次數(shù)，貝U隨著D2D用戶信噪比的更新，重復執(zhí)行A5~A6,直到收斂或達到最大迭代次數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于勢博弈的0FDMA系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于，A1 的具體過程為，D2D用戶的目標信噪比
其中ai。表示D2D用戶i是否復用蜂窩用戶n的子載波傳送數(shù)據(jù)，a1。= 1表示復用，a1。 =0表示不復用，pl(i)表示第i個D2D用戶的功率，p2(n)表示蜂窩用戶n的功率，g:表 示第i個D2D用戶的發(fā)送端到接收端復用子載波n時的信道增益，封f表示第j個D2D用戶 的發(fā)送端到第i個D2D用戶的接收端復用子載波n時的信道增益，tiM表示第n個蜂窩用戶 到第i個D2D用戶接收端的信道增益，N。表示高斯白噪聲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于勢博弈的0FDMA系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于，第i 個D2D用戶的干擾半徑二為該用戶的目標信噪比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于勢博弈的0FDMA系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于， CG{0, 1}Dxd表示D2D用戶的沖突矩陣，若D2D用戶j的發(fā)送端在D2D用戶i的干擾半徑 范圍之外或者i=j，則Cy= 0,否則Cu= 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于勢博弈的OFDMA系統(tǒng)的資源分配方法，其特征在于，A4 中勢函數(shù)為
其中Ci是與D2D用戶i的策略相關(guān)的項，《i是與其策略不相關(guān)的項；則D2D用戶i的效應函數(shù)表示為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于勢博弈的OFDMA系統(tǒng)的資源分配方法，包括：(1)計算復用蜂窩用戶信道資源的D2D用戶的目標信噪比；(2)D2D用戶計算其對應的干擾半徑；(3)根據(jù)各D2D用戶的干擾半徑建立各D2D用戶使用子信道的沖突矩陣；(4)D2D用戶與D2D用戶之間進行博弈，使自己的效應函數(shù)達到最大；(5)如果D2D用戶干擾半徑內(nèi)存在沖突用戶，則放棄使用該子信道資源，選擇次優(yōu)子信道傳輸數(shù)據(jù)；(6)判斷是否博弈收斂或達到最大迭代次數(shù)，如果不收斂且沒有達到最大迭代次數(shù)，則更新D2D用戶的信噪比后，重復執(zhí)行A5～A6，直到收斂或達到最大迭代次數(shù)。本發(fā)明降低了OFDMA小區(qū)中的同頻干擾，緩解了頻譜資源短缺的問題。
【IPC分類】H04L27-26, H04W72-04
【公開號】CN104796991
【申請?zhí)枴緾N201510164627
【發(fā)明人】王保云, 仝妍
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月8日