[发明专利]基于匹配博弈的带宽动态性优化方法

说明书

本发明公开了一种基于匹配博弈的带宽动态性优化方法，是一种5G超密集组网环境下带宽动态性优化方法，该方法在频谱离散话的情况下，使用匹配博弈论的相关知识，充分考虑了基站和用户的偏好性，利用迭代方法，确定频谱碎片化情形下用户与基站的匹配关系，使得带宽分配具有稳定性和最优性。本发明在不断有业务断开和新业务需要接入的情形下，有非常广阔的应用场景。

技术领域

本发明涉及一种基于匹配博弈的带宽动态性优化方法，特别涉及一种5G超密集组网环境下带宽动态性优化方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

随着移动通信技术的发展，4G已经进入规模商用阶段。连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠的5G成为全球研究的热点。超密集组网是指在传统蜂窝之外增加大量的微蜂窝，从而提高网络密度。近年来，超密集组网已经成为5G的关键技术之一。然而5G的网络环境动态性非常多，例如，信道动态性、干扰动态性(对于任意用户或者基站，其所受到干扰是动态变化的)、可用带宽动态性(在某个时刻，基站可用带宽是随机变化的)等。如何在5G超密集组网环境下对带宽动态性进行优化是本发明的重点内容。

目前，基于合作博弈的带宽分配机制和基于非合作匹配的带宽分配机制已被提出，具体来说即用破产游戏模型和古诺模型来优化带宽分配。然而，仍存在着很多的问题，例如，频谱聚合情况下，初始化时频谱是连续分配，但经过多次分配后(因为有的业务退出，有的还在占用)，频谱被打乱，空闲频谱碎片化，此时连续的频谱带宽是动态的；在当前时刻考虑下一时刻的带宽状态，比如已知某一业务下一时刻将会接入，那么需要知道下一时刻带宽情况，显然下一时刻带宽是随机的。这些问题都对设计最优化的带宽分配方案有着极大的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种在5G超密集组网环境下基于匹配博弈的带宽动态性优化方法。该方法考虑了用户和基站之间的偏好关系，增加了匹配的稳定性；并且考虑了有的用户断开连接，有的用户仍然占用带宽，带宽此时碎片化，当有新业务接入时，空余带宽的分配问题。该方案提高了带宽的利用率，为用户提供更加稳定的服务，提升了用户体验。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于匹配博弈的带宽动态性优化方法，用于5G超密集组网环境，该网络环境由宏蜂窝和家庭基站构成，宏蜂窝基站MBS位于小区中心，该小区的宏蜂窝基站MBS下分布有若干个家庭基站FBS，其特征在于，将该网络环境下的整个频谱资源分为若干个相同的资源块。

该方法的具体步骤如下：

步骤1：以资源块的编号为列、用户的编号为行构建矩阵H，其元素i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,m，n为总用户数目，m为资源块数目；。

步骤2：每个需要进行带宽分配的用户分别根据矩阵H以及自己对带宽的需求，选择能够为自己提供满足带宽需求的资源块的候选家庭基站，并按照偏好关系对候选基站降序排列形成偏好基站列表；

步骤3：每个需要进行带宽分配的用户分别向各自的偏好基站列表中第一个家庭基站发送请求；

步骤4：每个家庭基站根据收到的用户请求，按照用户与家庭基站连接时受到的干扰大小升序排列形成偏好用户列表，并根据自身剩余的宽带容量选取偏好用户列表中的前k个用户，同时拒绝其他用户；

步骤5：未分配到带宽的用户选取各自的偏好基站列表中的下一个家庭基站发送请求，重复步骤4，直至所有用户分配完毕或家庭基站的带宽分配完毕，匹配结束；

步骤6：根据当前的资源块分配情况，更新矩阵H。

作为本发明的进一步技术方案，步骤2中通过家庭基站将资源块分配给用户的效用函数确定用户的偏好关系。

作为本发明的进一步技术方案，如果效用函数大小相同，则将与用户之间的回程链路时延较小的家庭基站排在列表的前列。