[发明专利]基于干扰管理的功率速率联合控制博弈方法

说明书

技术领域

本发明涉及认知无线电系统中资源分配的方案，具体是基于干扰管理的功率速率联合控制博弈方法，属于信技术领域。

背景技术

众所周知，无线电频谱是一种宝贵的自然资源，一般由政府授权使用。早期定义的频谱资源分配方式是静态的，不同的通信系统只能在授权的专用频段上进行工作。随着无线通信技术的飞速发展，越来越多的无线设备被广泛使用，频谱资源逐渐变得稀缺，进而成为现代社会最受重视的不可再生资源。尤其随着近年来很多用户开始通过工作在非授权频段上的无线局域网(WLAN)、无线个人域网络(WPAN)等技术接入互联网，导致频谱资源变得越来越紧张。再加上目前的无线服务开始向多媒体综合业务的方向发展，更加需要较高的下载速率和较宽的频谱，而频谱的缺乏就成为高性能数据服务的严重阻碍。美国联邦通信委员会(FCC)对各频段的使用进行了大量的调查研究，发现在已授权频段内频谱的利用率却很低。主要表现在：在频率需求非常紧张的数百MHz-3GHz无线频带中，某些频带大部分时间内是空闲的，另有一些偶尔才被占用，而其它用于工业、科学、医疗和陆地移动通信部分的频段，竞争则显得相当激烈。显然，过去实行的静态频谱分配策略，随着通信技术的飞速发展已经成为了瓶颈。

因此，需要引入动态频谱接入技术将那些未被充分使用的频谱资源加以利用，实现频谱的动态分配，从而极大地提高频谱的利用率。为了能在各地区和各时间段内有效地利用空闲频段，人们提出了认知无线电技术，具有这种认知功能的无线通信设备，可以按照某种“伺机(Opportunistic Way)”的方式接入到通信业务很少的已授权的频段内。从而为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理以及提高频谱利用率等问题，开创了崭新的局面。

认知无线电(CR：cognitive radio)的概念是由Joseph Mitola在1999年提出的，认知无线电，是指以软件无线电为扩展平台的一种新的智能无线通信技术。它可以感知到周围的无线环境特征，采用构建理解的方法进行学习，通过无线电知识描述语言与通信网络进行智能地交流，实时调整传输参数，使系统的无线发送与输入无线电激励的变化相适应，以达到无论何时何地通信系统的高可靠性和高效频谱利用率。

认知无线电技术的认知过程开始于无线电激励的感应，以做出反应的行为而中止。一个基本的认知无线电工作周期要经历3个基本过程：无线传输场景分析、信道状态估计及其容量预测、功率控制和频谱管理，它们顺序执行使CR系统的认知功能得以实现。

对认知无线电进行博弈论分析为我们描述了认知无线电技术与博弈论相结合的发展前景，在认知无线电若干关键技术中，涉及到决策选择问题的研究都可以借助博弈论思想，只要找到合适的效用函数，都能利用博弈论使得算法收敛到均衡状态，为这些问题的解决找到自适应最优算法。博弈论与认知无线电相结合必能为认知无线电的发展奠定更深厚的理论基础，并为其进一步研究起到积极促进作用。认知无线电的博弈论分析方案，对如何利用博弈论分析认知无线电进行了详细的论证，使得博弈论理论与认知无线电研究系统的结合在一起，为后人继续利用博弈论研究认知无线电相关技术提供了依据。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种基于干扰管理的功率速率联合控制博弈方法，针对已有的干扰温度模型在降低主用户受到的干扰方面的不足，加强了主用户在干扰控制中的主观能动性。在次用户相互博弈，调整发射功率和传输速率，降低次用户之间干扰的同时，主用户对受到次用户的干扰进行监测，在保证不超过干扰门限的同时，设计了干扰惩罚因子，对其干扰越大的次用户受到的惩罚越大，进一步合理地分配次用户的发射功率，减少对主用户的干扰。

技术方案：本发明提供了一种基于干扰管理的功率速率联合控制博弈方法，各次用户相互博弈，调整发射功率和传输速率，实现各次用户收益最大。主用户对受到次用户的干扰进行监测，在保证不超过干扰门限的同时，设计了干扰惩罚因子，对其干扰越大的次用户受到的惩罚越大，进一步合理地分配次用户的发射功率，减少对主用户的干扰。

该方法的具体步骤为：