一种异构网络中基于契约理论的上下行解耦单接入方法技术

本发明专利技术提出一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，本发明专利技术将解耦的单用户接入过程建模为基站充当雇主的垄断劳动力市场，向雇员(即用户)出租无线资源块(包括带宽和功率)。由于基站缺乏用户的信道状态信息，因此我们针对此信息不对称情况设计了基于契约理论的用户接入激励机制，该契约由基站从最大化自身效益出发，给出资源块最优定价，以吸引用户接入。此外，从个体理性和激励兼容性的角度分析契约的可行性。基站设计出契约之后将其广播，用户考虑自身效益而选择签署最佳合同。

A Single Access Method Based on Contract Theory for Uplink and Downlink Decoupling in Heterogeneous Networks

The invention provides a single access method of upstream and downstream decoupling in heterogeneous networks based on contract theory. The decoupled single user access process is modeled as a monopoly labor market in which base stations act as employers and rent wireless resource blocks (including bandwidth and power) to employees (i.e. users). Because the base station lacks the channel state information of users, we design a user access incentive mechanism based on contract theory for this information asymmetry. The contract is based on the base station to maximize its own benefits and give the optimal pricing of resource blocks to attract users to access. In addition, the feasibility of contract is analyzed from the perspective of individual rationality and incentive compatibility. The base station broadcasts the contract after designing it, and the user chooses to sign the best contract considering his own benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种异构网络中基于契约理论的上下行解耦单接入方法
本专利技术涉及异构网络用户接入和资源分配领域，尤其是一种异构网络中基于契约理论的上下行解耦单接入方法。
技术介绍
当前，面向未来的第五代移动通信已经成为全球研发热点。超密集组网、异构化，包括上行下行解耦等技术是实现5G性能要求的重要方法，随着上述新技术的引入，许多无线通信网络中的基础问题需要进行重新研究，用户接入作为无线资源管理的第一步，在实现负载均衡，干扰控制，提高频谱和能量效率等方面起着非常重要的作用。现有的用户接入机制的分析与设计几乎都是基于上行下行关联的原则，即用户终端在上行和下行必须接入到同一个基站。然而在多层异构网络中，不同层次的基站之间以及上行下行之间通常在发射功率、覆盖范围、信道质量、数据流量、回程线路容量、负载、以及硬件等方面有较大差别，并且这种不对称会随着各层基站密度的增加而更加突出。因此，基于上行下行关联的用户接入严重制约了系统的性能。为此，上行下行解耦的概念被提出，即上行传输和下行传输可以选择接入不同的基站。理论分析结果通过沃达丰公司的Atoll仿真工具进行了验证，即在两层异构网络中，简单的上行下行分离机制已经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，所述异构网络中小区内基站集合为L＝{1,2,…L}，用户集合为K＝{1,2,…K}，用户在上行和下行时接入不同的基站；该方法包括步骤：(1)基站获取实时网络数据，计算基站自身和同一小区内的用户在上行下行所受到的干扰并计算用户类型，定义用户i的用户类型为θi；(2)基站根据步骤(1)得到的干扰数据和用户类型，计算基站效益函数、用户效益函数和社会盈余，其中，基站效益函数为：U(b,p)＝π(b,p)‑F(b,p)，其中，U(b,p)表示基站的效益值，b表示接入带宽，p表示传输功率，π(b,p)表示基站租赁给用户的资源的价格，F(b,...

【技术特征摘要】
1.一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，所述异构网络中小区内基站集合为L＝{1,2,…L}，用户集合为K＝{1,2,…K}，用户在上行和下行时接入不同的基站；该方法包括步骤：(1)基站获取实时网络数据，计算基站自身和同一小区内的用户在上行下行所受到的干扰并计算用户类型，定义用户i的用户类型为θi；(2)基站根据步骤(1)得到的干扰数据和用户类型，计算基站效益函数、用户效益函数和社会盈余，其中，基站效益函数为：U(b,p)＝π(b,p)-F(b,p)，其中，U(b,p)表示基站的效益值，b表示接入带宽，p表示传输功率，π(b,p)表示基站租赁给用户的资源的价格，F(b,p)表示基站的成本，F(b,p)＝F0+T(b,p)，F0表示基站从运营商得到资源的租赁花费，T(b,p)表示与带宽和功率相关的维护费用；用户效益函数为：V(θ,b,p)＝R(θ,b,p)-π(b,p)，其中，V(θ,b,p)表示用户的效益值，R(θ,b,p)表示用户接入基站时的数据速率；社会盈余为：S(θ,b,p)＝U(b,p)+V(θ,b,p)＝R(θ,b,p)-F(b,p)(3)基站设置约束条件，求出资源块的定价；所述约束条件为：其中，θ′表示除类型θ外的其他任意类型；(4)基站将契约广播给用户，契约中包括资源块定价π、带宽b和功率p；(5)用户收到契约后，根据其中的资源块定价和自身的效益函数，计算效益值是否为该用户类型所能取得的最大值，如果是，则签订契约并向基站发送反馈信号，基站收到反馈信号后，将资源块租赁给用户；否则，用户拒绝签订，等待下一轮基站设计契约后广播的契约。2.根据权利要求1所述一种基于契约理论的异构网络中上下行解耦单接入方法，其特征在于，计算基站自身和同一小区内的用户在上行下行所受到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：代陈，朱琨，王然，雷磊，嵇介曲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32