[发明专利]基于STACKELBERG博弈的D2D通信资源复用方法、系统、终端及介质

说明书

本发明公开了基于STACKELBERG博弈的D2D通信资源复用方法、系统、终端及介质，涉及无线通信技术领域，解决了现有技术中频谱资源利用率较低的问题，其技术方案要点是：通过信道最大可被复用的次数和D2D对的实际复用信道的次数进行定价，区分不同信道的等级，达到激励D2D用户尽可能地使用复用次数多的资源块，以提升网络频谱效率的目的。在STACKELBERG博弈中，蜂窝用户与D2D用户之间是非合作博弈，当博弈达到纳什均衡时，基站的效用和D2D对的效用都达到最大。D2D对的集中式决策使用了遗传算法，大大降低了复用信道资源的决策次数的算法复杂度。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，它涉及基于STACKELBERG博弈的D2D通信资源复用方法、系统、终端及介质。

背景技术

在蜂窝网络中的D2D通信中，两个移动用户之间可以直接通信，不需要通过基站或核心网络进行通信。

带内D2D通信的复用蜂窝频段包括一对多(一个蜂窝用户的频谱被多个D2D对重用)和一对一(一个蜂窝用户的频谱被一个D2D对重用)模式。在一对多的频谱复用模式下，基站想让一个资源块尽可能多地被多个D2D对复用，以提高频谱利用率。由于用户对于吞吐量的需求不同，若一个资源块被多个D2D对复用，过窄的传输带宽可能会导致其传输吞吐量达不到最低要求，导致用户不愿意使用该资源块，甚至不愿意加入D2D网络，进而导致频谱资源利用率较低。

发明内容

本发明的目的是提供基于STACKELBERG博弈的D2D通信资源复用方法、系统、终端及介质，达到激励越来越多的D2D用户去复用等级较低的蜂窝用户的信道资源，以增大频谱效率，同时实现基站和D2D用户的效用最大化的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于STACKELBERG博弈的D2D通信资源复用方法，包括以下步骤：

S1.基站基于频谱资源中各信道的最大复用次数和当前被使用次数，确定频谱资源中各信道的初始定价；

S2.D2D对基于所述频谱资源中各信道的初始定价和自身的吞吐量需求，通过遗传算法，得到所述D2D对最大效用时复用的信道，并向基站支付与所述信道初始定价对应的费用；

S3.基站收到D2D对支付的费用后，将所述信道分配给对应的D2D对进行通信传输，统计频谱资源中各信道分配后被使用次数、所述D2D对的吞吐量和蜂窝用户的吞吐量；并基于所述D2D对支付的费用、所述D2D对的吞吐量、蜂窝用户的吞吐量和各信道的带宽和，得到所述基站自身效用；

S4.利用所述分配后被使用次数更新当前被使用次数，重复S2和S3，直至所述基站自身效用呈现下降趋势。

进一步的，所述频谱资源中信道的初始定价包括信道基础定价和信道加价；

其中，所述信道基础定价由信道的最大复用次数计算得到；

所述信道加价由信道的当前被使用次数计算得到。

进一步的，所述信道基础定价的计算公式为：

其中，P_k为信道k的基础定价，n_k为信道k的最大复用次数，c为常数。

进一步的，所述信道加价的计算公式为：

其中，Q_k为信道k的加价，为信道k的当前被使用次数，a，b为常数。

进一步的，根据D2D对的吞吐量与支付的费用计算得到D2D对的效用。

进一步的，根据频谱效率与收到D2D对支付的费用计算得到基站效用；