[发明专利]基于层次分析法和进化博弈理论的异构网络选择接入方法

摘要

本发明公开一种基于层次分析法和进化博弈理论的异构网络选择接入方法，包括：1根据层次分析法，求出不同业务对不同网络属性要求的归一化权重值向量；2使用进化博弈模型对异构无线网络进行数学建模，并对奖励函数模型进行定义；3求解异构无线网络中用户的平均奖励函数值，根据进化博弈的支付导向型模型进行网络基站选择；4每一轮博弈结束后，本轮博弈后的用户连接状态与前一轮博弈后的用户连接状态进行比对；若完全相同，系统进入均衡状态，博弈过程结束；否则，返回第3步，直至系统进入均衡状态。本发明能在充分保证QoS的情况下，有效提高用户之间公平性和减少用户终端能耗，从而实现用户在享受高QoS的同时，提高终端的续航能力。

主权项

1.一种基于层次分析法和进化博弈理论的异构网络选择接入方法，其特征是所述异构网络是由M个网络基站、N个用户和K种业务类型构成，任意第i个网络基站记为BS_i，任意第j个用户记为UE_j；任意第k种业务类型记为BU_k；所述第j个用户UE_j与第i个网络基站BS_i的连接状态记为S_ij，并有：S_ij＝1表示所述第j个用户UE_j接入第i个网络基站BS_i；S_ij＝0表示所述第j个用户UE_j未接入第i个网络基站BS_i；若第j个用户UE_j选择第k业务类型BU_k，则令选择状态B_jk＝1，否则B_jk＝0；所述第k种业务类型BU_k的判决矩阵记为表示第k种业务类型中第u个属性对第v个属性的重要程度；1≤i≤M，1≤j≤N；1≤k≤K；所述网络选择方法是按如下步骤进行：步骤1、根据Satty标度法自定义所述第k种业务类型的判决矩阵P_k；并利用式(1)得到第k种业务类型的一致性比例CR_k：式(1)中，λ_k表示所述判决矩阵P_k的最大特征值；RI表示一致性随机指标；若CR_k＜δ，则表示执行步骤2；否则，返回步骤1重新得到判决矩阵；δ表示所设定的阈值；步骤2、对所述判决矩阵P_k的最大特征值λ_k求解特征向量ξ_k并进行归一化处理，得到权值向量步骤3、对所述异构网络用进化博弈模型进行数学建模；步骤3.1、定义所述异构网络中N个用户为所述进化博弈模型中的一个单群体；定义所述第j个用户UE_j为所述进化博弈模型中的第j个博弈者；定义第j个用户UE_j对任意第i个网络基站BS_i的选择为所述进化博弈模型中的第i个策略，则第j个用户UE_j对M个网络基站的选择为一组策略集；定义博弈轮数为r，并初始化r＝1；步骤3.2、利用式(2)获得每个博弈者第r轮博弈时接入第i个网络基站BS_i所获取的带宽资源式(2)中，W_i表示第i个网络基站BS_i的总带宽资源；步骤3.3、利用式(3)获得第r轮博弈时第j个博弈者对第k种业务类型BU_k选择第i个策略的奖励函数式(3)中，α和β表示是归一化系数；表示第r轮博弈时第i个网络基站BS_i的接收灵敏度；表示第r轮博弈时第j个博弈者接入第i个网络基站BS_i的路径损耗，表示第r轮博弈时第j个博弈者与第i个网络基站BS_i之间的阴影衰落；表示第r轮博弈时第j个博弈者的发射功率；表示第r轮博弈时第k种业务类型BU_k接入第i个网络基站BS_i时所获取的效益值；并有：表示第r轮博弈时第i个网络基站BS_i归一化的属性值向量；步骤3.4、利用式(4)获得第r轮博弈时所有用户接入网络基站时的平均奖励值步骤4、根据进化博弈的支付导向型模型进行网络基站选择：步骤4.1、定义第j个用户UE_j的第r轮博弈的策略选择记录向量为：其中，表示第j个用户UE_j选择过第i个策略，表示第j个用户UE_j未选择过第i个策略；定义第j个用户UE_j的第r轮博弈的奖励函数值记录向量为：其中，表示第r轮博弈时第j个用户UE_j选择第i个策略的奖励函数值；步骤4.2、初始化j＝1步骤4.3、初始化对都成立；初始化对都成立；步骤4.4、判断式(5)是否成立，若成立，则表示第r轮博弈时第j个用户UE_j在使用第k业务类型BU_k时选择第i个策略符合接入条件，并执行步骤4.8；否则，执行步骤4.5；步骤4.5、令令赋值给并判断对是否都满足，若满足，则执行步骤4.7；否则，执行步骤4.6；步骤4.6、随机产生一个范围在1‑M之间的一个整数I，并将I赋值给i后，判断满足是否成立，若成立，则利用式(3)获得后，返回步骤4.4；否则，返回步骤4.6；步骤4.7、求取向量中最大的元素值令即第r轮博弈时第j个用户对第k种业务类型选择第z个策略；步骤4.8、将j+1赋值给j；并判断j＞N是否成立，若成立，则执行步骤5，否则返回步骤4.3；步骤5、令r+1赋值给r，并返回步骤3.2顺序执行，并对判断与是否均相同，若均相同，则博弈结束；否则，执行步骤5。