[发明专利]一种基于博弈论的多接入带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于博弈论的多接入带宽分配方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，下一代无线网络将是由多种无线接入技术共同组成的异构无线网络，它们在容量、接入速率和覆盖范围上各不相同，存在较大的差异性。异构网络环境为用户能够得到更好的服务提供了可能，用户不再只能单一的选择某个网络，而是可以根据自身情况选择合适的单个或多个网络。由于多模终端的出现，在下一代无线网络中终端将可以同时接入多个不同的网络（如UM TS和WLAN），多种技术的融合能够给用户提供更好更优质的服务，因此用户如何选择所接入的网络和如何分配不同网络的资源成为研究的一个重要问题。

目前对异构无线网络下用户如何选择接入的网络和接入网络后的资源分配问题大致可以分为多属性决策类，效用函数类和博弈论方法类。多属性决策方法考虑网络的多个属性值，根据用户偏好或者业务需求等考虑不同属性值的不同权重，并对不同属性值进行加权得到最终结果，选取最优的网络进行接入。效用函数和博弈论方法可以相互结合确定网络选择的结果。博弈论方法包含三要素，即博弈参与者、策略集合和收益。博弈论方法用于解决网络选择问题时通常有以下方面：1）网络和网络之间博弈；2）网络和用户之间博弈；3）用户和用户之间博弈。以往的采用博弈论原理解决网络选择和带宽分配的算法大多不考虑用户个体的差异性，而是将所用用户作为相同的个体进行考虑，而实际情形中不同用户之间的差异性是普遍存在的，无论是在业务需求、地理位置还是QoS服务质量需求方面，不同的用户都会存在差异性。同时随着移动通信技术的迅速发展，异构网络必将成为下一代移动通信的主流，在异构无线网络环境下，用户所处区域内会覆盖存在多种不同的网络，从而用户可选择的网络增加，不再局限于单一网络的选择，而是可以更加广泛的选择多个网络进行接入，实现多流并发提高自身的QoS质量。而现有网络选择和资源分配局限于单一网络的选择，对多接入算法的研究还很欠缺。

本发明将博弈论原理应用到异构无线网络的带宽分配和网络选择中，同时将用户所处位置信息的不同进行考虑，不再将用户作为相同的个体进行考虑，对用户可以同时接入多个网络的情形进行考虑，通过设计合理的收益函数，对用户间的非合作博弈进行建模，最终求解纳什均衡得到最终的带宽请求策略和接入的网络。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种可以有效均衡负载，提高网络方收益，最大化用户收益，提高资源效用的基于博弈论的多接入带宽分配方法。

技术方案：本发明的基于博弈论的多接入带宽分配方法，包括以下步骤：

1）确定每个用户的可接入网络集合：

首先根据网络间的交叉重叠，将异构无线网络环境划分为包括非重叠区域在内的A个区域；

接着根据用户所处位置信息计算每个区域中的用户个数n_a，a＝1,2,3...,A，且其中a代表区域编号，A为系统中的区域总数，n为系统中的用户总数；

然后确定每个区域中所有用户的可接入网络：将区域中覆盖的网络作为该区域中用户的可接入网络，并用1,2,...,m_i对用户i的可接入网络进行编号，其中m_i代表用户可接入网络的总数；

2）计算系统中每个用户获得可接入网络的接收信噪比Si_j：根据用户i接收到的可接入网络j的接收信号强度P_ij，计算其获得可接入网络j的接收信噪比其中i为用户编号，j为可接入网络编号，N为信道噪声功率；

3）构建用户的收益函数：

首先根据下式计算每个用户获得所有可接入网络的吞吐量带来的效用：

ui=ln(1+Σj=1miTij),]]>