一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈模型及方法技术

本发明专利技术提供一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈模型及方法，建立博弈模型，将频谱管理者、用户和干扰建模为博弈参与者，用户通过向频谱管理者支付报酬获得频谱资源的接入权，频谱管理者通过选择并补偿诱饵用户降低干扰影响，以保护其余用户的正常通信；干扰以最小化用户的吞吐量为优化目标，频谱管理者依据用户的业务需求和补偿量，选择诱饵用户，其余用户通过调整信道和功率配置，优化数据业务的传输，提高网络抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈模型及方法
本专利技术属于无线通信
，提出了一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈模型及相应的抗干扰学习算法。
技术介绍
随着无线技术的发展，恶意干扰对正常通信用户的影响越来越明显。这使得减少恶意干扰对用户通信质量影响的研究越来越重要。目前的相关研究中，有文献(LuliangJia,FuqiangYao,YoumingSun,YingtaoNiu,YonggangZhu,``BayesianStackelbergGameforAntijammingTransmissionWithIncompleteInformation”,IEEECommunicationsLetters,vol.20,no.10,pp.1991-1994,2016.)将抗干扰过程建模为Stackelberg博弈，通过调整功率配置，使得节点的抗干扰性能得到提升。也有文献通过研究干扰跳频序列(LongYu,YuhuaXu,QihuiWu,LuliangJia,“Self-organizingHitAvoidanceinDistribute本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈方法，其特征在于，该方法为：建立博弈模型，将频谱管理者、用户和干扰建模为博弈参与者，用户通过向频谱管理者支付报酬获得频谱资源的接入权，频谱管理者通过选择并补偿诱饵用户降低干扰影响，以保护其余用户的正常通信；/n干扰以最小化用户的吞吐量为优化目标，频谱管理者依据用户的业务需求和补偿量，选择诱饵用户，其余用户通过调整信道和功率配置，优化数据业务的传输，提高网络抗干扰性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈方法，其特征在于，该方法为：建立博弈模型，将频谱管理者、用户和干扰建模为博弈参与者，用户通过向频谱管理者支付报酬获得频谱资源的接入权，频谱管理者通过选择并补偿诱饵用户降低干扰影响，以保护其余用户的正常通信；
干扰以最小化用户的吞吐量为优化目标，频谱管理者依据用户的业务需求和补偿量，选择诱饵用户，其余用户通过调整信道和功率配置，优化数据业务的传输，提高网络抗干扰性能。


2.根据权利要求1所述的基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1，将频谱市场中合作抗干扰问题建模为分层博弈模型，将频谱管理者、用户和干扰作为博弈参与者；
步骤2，所有用户根据其当前时刻的业务传输需求hn，计算数据传输支付量Bn和相应的补偿量Γn，将前述业务传输需求hn、数据传输支付量Bn和补偿量Γn一同上报频谱管理者；
步骤3，频谱管理者根据所有用户的上报信息，按照补偿量Γn由低到高的顺序对用户进行排列，依此顺序选择用户作为诱饵用户，前述诱饵用户采用最大功率进行通信，吸引干扰；
步骤4，对于诱饵用户以外的其他用户，配置各自的通信策略，包括信道和功率；建立频谱管理者的效用函数USO表征频谱管理者的网络频谱资源综合收益；采用较优相应法更新用户的通信策略，当达到最大迭代次数时更新停止；最后获得的通信策略及系统效用即为当前诱饵用户对应的通信策略和网络频谱资源综合收益；
步骤5，循环步骤3和4，按照补偿量Γn顺序选择下一个诱饵用户，并计算相应选择下频谱管理者的总收益即效用函数USO，与现有总收益进行比较，若总收益提高，则保存此次诱饵用户选择策略和其余用户通信策略，继续步骤3和4；反之，则停止诱饵用户的选取，按照之前策略进行传输。


3.根据权利要求1所述的基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈方法，其特征在于：步骤1具体为：
步骤1-1、定义分层博弈模型G为：
G＝{{N,j},E,{AN,aj},{USO,uj}}
其中：{N,j}为博弈参与者，用户集合为N＝{1,2,..,N}，N表示用户总数，j表示干扰，E为网络拓扑关系，{AN,aj}为用户和干扰两者的策略空间；USO,uj为系统的效用函数和干扰效用函数，SO为频谱资源管理者。


4.根据权利要求2所述基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈方法，其特征在于步骤2具体为：
步骤2-1、对于各用户n，其数据业务负载为tn，业务传输需求hn，hn≤tn；计算该用户基于前述业务传输需求产生的支付量Bn和补偿量Γn；



其中，βn是用户n的单位数据价值，考虑用户获得接入机会后实际传输数据量小于目标数据量时，频谱管理者对用户进行补偿；补偿量Γn设为与支付量Bn相同，即Γn＝Bn。


5.根据权利要求2所述基于补偿机制的合作抗干扰分层博弈模型的抗干扰学习算法，其特征在于，步骤4中，配置用户通信策略和建立频谱管理者的效用函数USO具体包括以下步骤：
步骤4-1、对于诱饵用户以外的其他用户，配置各自的通信策略，包括信道和功率；建立频谱管理者的效用函数USO表征频谱管理者的网络频谱资源综合收益；
步骤4-2、定义用户n的动作即通信策略为an＝{ln,cn,pn}；
其中，ln表示用户是否成功接入网络获得频谱资源使用机会；如果成功获得接入机会ln＝1，则其接入策略为信道cn，cn∈M,M为信道集合；
pn表示用户n的功率，初始情况下为的任意值；为用户n的最大功率限制；若接入失败，则将信道选择ln和功率pn配置为0；
步骤4-3、基于前述用户接入的通信策略，计算用户n受到的干扰In：



其中，a-n为其他用户的策略，i表示用户编号，i∈N/n，din为用户i发射机与用户n接收机之间的物理距离，路径衰落因子为α，pi为用户i的发射功率，li为用户i的接入状态，ci为其信道选择。
步骤4-4、对于信道集合M，其中的信道均为正交信道即当两个用户选择同一个信道时，两者之间才会发生相互干扰，采用下述公式表达用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉立，韩寒，徐煜华，王晓雷，郑建超，白佳俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11