[发明专利]一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法

摘要

一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，把信道的排他性竞争转变为合作性使用，以充分利用机会频谱信道资源，提高系统业务吞吐能力。基于实际应用中的有限、异构业务数据传输需求，以自组织的方式形成合理的联盟，同时具备良好的系统吞吐量性能以及系统稳定、快速收敛等性能。提出自组织微蜂窝业务合作传输模式，以及面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策业务合作联盟算法。根据各微蜂窝用户具体业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道。通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案。

主权项

1.一种基于业务合作的自组织微蜂窝联盟机会频谱接入方法，其特征在于：该方法采用自组织微蜂窝业务合作传输模式，面向用户业务数据吞吐量优化的二元决策进行业务合作联盟，根据各微蜂窝用户的业务情况，自主与其他蜂窝形成业务传输联盟并机会接入可用信道，通过多次的迭代更新，最终学习到稳定优化的联盟状态以及信道接入分配方案；该方法具体包括以下步骤：步骤1、定义用户的业务吞吐量，进行初始化设置；步骤2、联盟和用户的候选动作集进行初始化；步骤3、根据候选动作集中的动作对联盟作出决策，调整联盟结构，直到系统收敛到稳定联盟结构：步骤4、用户按照加入联盟的先后次序，依次进行信道检测，之后进行数据传输；步骤1具体包括以下步骤：1.1业务吞吐量定义：对于CSC的应用业务数据，用户CSC_m在联盟内，如果在空闲的机会频谱信道n_k成功进行数据传输，CSC_m的业务吞吐量R_m为：其中，m表示CSC用户编号，k表示联盟编号；n_k表示联盟k选择的信道；τ_bm用户CSC_m的传输退避时间；L_m是用户CSC_m的业务数据量；是信道n_k的容量， T是时隙长度，是接入信道n_k的编号为k的联盟；1.2业务吞吐量计算：记为决策检测信道n_k的用户集合，对于用户其数据在信道n_k上传输成功的概率为：其中，p_s表示成功概率，p_f是虚警概率，是CSC_m检测信道n_k的虚警概率；是信道n_k的空闲概率；h是中除联盟中用户之外的用户中决策检测信道n_k的CSC用户集合的用户编号，是用户h检测信道n_k的虚警概率；联盟包括w个成员，而CSC_m为其第d个加入的成员，则CSC_m在联盟的传输退避时间计算为：其中，是用户CSC_m在联盟内的传输退避时间， τ_s为信道感知时间，为第t个联盟成员检测信道n_k的虚警概率， t为联盟的CSC用户成员编号，L_t是第t个联盟成员的业务数据量，是信道n_k的容量；为表达简洁，记则CSC_m在工作在信道n_k上的联盟内时的业务吞吐量期望为：其中，1.3效用函数定义：用户效用函数定义为其可获得的业务吞吐量，即对于其效用函数表示为：步骤2具体包括以下步骤：2.1联盟初始化：将各个CSC形成一个非合作的独立的联盟，随机选择一个信道，构成初始化的联盟结构：其中是指在信道n_M上工作的编号为M的联盟，M是最初形成的联盟数量；2.2获取用户的候选动作集：记当前系统的联盟结构为其中是指在信道n_l上工作的编号为l的联盟，l是联盟结构中成员的编号，对于定义任意用户的候选动作集为：其中，q＝|Sa_m|是候选动作集中可能动作的数量，是指在信道n_q上工作的编号为q的联盟；联盟中用户的联盟动作决策需要满足帕累托改进条件，即对任意联盟中的任意用户帕累托改进效用函数为：其中j是联盟内的一个用户，是用户j在联盟内获得的效用函数，是用户j在联盟去除用户m后获得的效用函数，联盟动作决策由帕累托改进函数值的大小关系确定；步骤3具体包括以下步骤：3.1信息获取：用户通过信息交互获取联盟决策需要的数据，包括用户的业务数据量、候选动作集、信道空闲概率和信道容量：3.2联盟形成：重复步骤a)、b)、c)，直到系统收敛到稳定联盟结构a)对任一用户记当前的联盟结构为：按如下步骤作出联盟决策：根据联盟结构形成可选动作集：b)在动作集中随机选择一个动作，计算该动作所选联盟的帕累托改进效用函数，执行a_m；其中，choose表示选择{}内的联盟，表示CSC_m必须选择联盟而不是i是动作集Sa_m中候选动作的编号，是指在信道n_i上工作的编号为i的联盟，a_m是CSC_m的联盟动作，是联盟的帕累托改进效用函数，是联盟的帕累托改进效用函数；c)根据CSC_m的动作更新当前联盟结构P_cu。