[发明专利]一种基于联盟博弈的授权网络和认知网络配对协作方法

权利要求书

1.一种基于联盟博弈的授权网络和认知网络配对协作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将网络用户以空间相关强弱划分联盟，联盟内用户以underlay的方式共享频谱，联盟间用户以overlay的方式共享无线资源，划分逻辑信道；

S2.基于帕累托最优的稳定配对算法，将授权用户与认知网络用户配对得到可行配对方案集合；

S3.建立稳定的配对博弈模型，基于合作的配对算法分析得到认知网络的稳定配对方案，实现通信容量的最优化。

2.根据权利要求1所述的基于联盟博弈的授权网络和认知网络配对协作方法，其特征在于，步骤S1中，划分逻辑信道及用户联盟的方法包括以下步骤：

S11.定义网络用户集合为U，考虑联盟u1和u2，u1和u2∈U，其逻辑信道矩阵H可表述为：

式中，h_ij表示从用户i到基站第j根天线的信道衰落复系数，H_i＝(h₁₁,h₁₂)^T为用i到基站的复信道矩阵，·^T表示矩阵转置；

S12.对于窄带平坦衰落信道，基站接收到的信号可以建模为：

式中，y＝(y₁,y₂)^T为基站接收信号向量，y_i为基站第i根天线接收到的信号，E_i为认知用户i的发射功率，x_i为认知用户i发射信号的码元，n＝(n₁,n₂)^T为背景噪声向量；

S13.用户u1和u2组成联盟的信道容量C为：

式中，N为联盟用户数量，ρ为基站接收端的平均信噪比，H为信道矩阵，|·|为矩阵的行列式；对于高斯白噪声，有E[n_i]＝0，E[nn^H]＝I，其中，·^H为矩阵的赫米特转置，I为单位矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于联盟博弈的授权网络和认知网络配对协作方法，其特征在于，步骤S2中，授权用户与认知网络用户配对的方法包括以下步骤：

S21.用户集合为U中授权用户与认知用户配对协作形成联盟来竞争上行信道，配对协作等效为U到U的映射，u:U→U；

S22.若u(i)＝j且u(j)＝i，u(i)≠u(j)，i,j∈U将i和j配对，记为(i,j)，配对方案π＝{(i,u(i))}_i∈U为可行配对方案；当网络认知用户为奇数时，允许u(i)＝i；

S23.每对用户分配有独立的信道，他们的信号互不干扰，系统总容量为各个用户对的信道容量之和，即：

式中，C(i,j)为用户i和j的信道容量；

S24.优化总容量的配对方案：若网络用户数量为|U|，可行方案数量为：