基于飞蜂窝基站感知的宏蜂窝网频谱定价及功率分配方法

摘要

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于飞蜂窝基站感知的宏蜂窝网频谱定价及功率分配方法。该方法应用于部署有飞蜂窝网和宏蜂窝网的双重网络场景中；若没有宏蜂窝网用户占用频谱，则宏蜂窝基站对所述飞蜂窝网造成的干扰以第一频谱价格收费；否则，对所述飞蜂窝网造成的干扰以第二频谱价格收费；所述飞蜂窝网络根据频谱价格选择不同的功率分配；所述第一频谱价格、第二频谱价格以及宏蜂窝网用户和飞蜂窝网的功率分配可以使得所述宏蜂窝基站与飞蜂窝网络之间构成的斯坦纳伯格博弈达到纳什平衡。本发明可以较好的抑制飞蜂窝网对宏蜂窝网的干扰、保证宏蜂窝网用户的性能、提高频谱利用率，同时，增进整个通信网络的能量效率，降低传输能耗。

主权项

基于飞蜂窝基站感知的宏蜂窝网频谱定价及功率分配方法，应用于部署有飞蜂窝网和宏蜂窝网的双重网络场景中；其特征在于：若没有宏蜂窝网用户占用频谱，则宏蜂窝基站对所述飞蜂窝网造成的干扰以第一频谱价格收费；否则，对所述飞蜂窝网造成的干扰以第二频谱价格收费；所述飞蜂窝网络根据频谱价格选择不同的功率分配；所述第一频谱价格、第二频谱价格以及宏蜂窝网用户和飞蜂窝网的功率分配可以使得所述宏蜂窝基站与飞蜂窝网络之间构成的斯坦纳伯格博弈达到纳什平衡；其中，所述方法包括步骤：步骤1：设定宏蜂窝网用户的最大发送功率，宏蜂窝网用户工作时所能接受的最低信噪比以及宏蜂窝基站所能承受的干扰温度门限；步骤2：若没有宏蜂窝网用户占用频谱，则跳转至步骤3；否则，跳转至步骤4；步骤3：在预设搜索范围内对第一频谱价格C₀进行一维格点搜索：对于C₀的任一取值，初始化飞蜂窝网用户的功率分配；根据所述步骤1中设定的系统参数，以飞蜂窝网效用最大化为目标，依次更新各飞蜂窝网用户的功率分配，具体包括：对第n个飞蜂窝网来说，需要求解如下优化问题：$\begin{array}{cc}\underset{P_0^n}{max}& {\omega }_n{\log }_2(1+\frac{P_0^n{g}_{n,n}}{N_0+{\Sigma }_{j=1,j\ne n}^N{g}_{j,n}{P}_0^j})-{\mu }_s^n{P}_0^n-C_0{g}_{n,0}{P}_0^n\end{array}$$\begin{array}{cc}s.t.& P_0^n\ge 0,\end{array}$其中，g_j,n表示第j个飞蜂窝网用户到第n个飞蜂窝基站的信道增益的平方；C₀表示第一频谱价格；表示第n个飞蜂窝网用户的功率分配；ω_n表示第n个飞蜂窝网用户传输1比特所得收益；N₀表示背景噪声功率；根据所述优化问题，获得第n个飞蜂窝网用户的功率分配将当前飞蜂窝网用户的功率分配与上一次迭代过程得到的功率分配相比，若收敛至纳什平衡，则停止迭代；否则进入下一次迭代；步骤4：在预设搜索范围内对第二频谱价格C₁进行一维格点搜索：对于C₁的任一取值，初始化宏蜂窝网用户和飞蜂窝网用户的功率分配；根据所述步骤1中设定的系统参数，以宏蜂窝基站和飞蜂窝网效用最大化为目标，依次更新宏蜂窝网用户和各飞蜂窝网用户的功率分配，具体包括：对第n个飞蜂窝网来说，需要求解如下优化问题：$\begin{array}{cc}\underset{P_1^n}{max}& {\omega }_n{\log }_2(1+\frac{P_1^n{g}_{n,n}}{N_0+g_{0,n}{P}_p+{\Sigma }_{j=1,j\ne n}^N{g}_{j,n}{P}_1^j})-{\mu }_s^n{P}_1^n-C_1{g}_{n,0}{P}_1^n\end{array}$$\begin{array}{ccc}s.t.& {\Sigma }_{n=1}^N{g}_{n,0}{P}_1^n\le Q,& P_1^n\ge 0;\end{array}$其中，其中，g_j,n表示第j个飞蜂窝网用户到第n个飞蜂窝基站的信道增益的平方；C₁表示第二频谱价格；P₁ⁿ表示第n个飞蜂窝网用户的功率分配；ω_n表示第n个飞蜂窝网用户传输1比特所得收益；N₀表示背景噪声功率；表示第n个飞蜂窝网用户单位功率消耗的成本根据所述优化问题，获得第n个飞蜂窝网用户的功率分配P₁ⁿ；将当前宏蜂窝网用户和飞蜂窝网用户的功率分配与上一次迭代过程得到的功率分配相比，判断是否收敛至纳什平衡：是则停止迭代；否则进入下一次迭代；步骤5：根据所述步骤3中得到的最大效用确定最优第一频谱价格；根据所述步骤4中得到的最大效用确定最优第二频谱价格。