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1、(10)申请公布号 CN 102883424 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 3 4 2 4 A *CN102883424A* (21)申请号 201210388908.5 (22)申请日 2012.10.15 H04W 52/34(2009.01) (71)申请人南京邮电大学 地址 210003 江苏省南京市新模范马路66 号 (72)发明人朱琦 穆施瑶 (74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人叶连生 (54) 发明名称 家庭基站系统中基于博弈论的功率分配方法 (57) 摘要 本发明的目的在于提供一种家庭基站系统中 基于。
2、纳什均衡的功率控制方法，改方法针对家庭 基站之间以及家庭基站对宏用户造成的干扰问 题，构建了以家庭基站发射功率为变量的博弈效 用函数，该效用函数不仅考虑了宏用户和家庭用 户的信噪比要求，而且也考虑了家庭基站的分布 对干扰大小的影响，体现在效用函数中的惩罚因 子，它更加好的弥补了非合作博弈的不公平性，进 一步提高了系统性能。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种家庭基站系统中基于博弈论的功率分配方法，其特征在于该方法具体包括以下 内容： a。
3、.对家庭基站i，构建效用函数为： 其中，w是惩罚因子， i 是家庭用 户i的信噪比，表示家庭用户i的信噪比要求，表示宏用户k的信噪比要求，p i 表示 家庭基站i的发射功率，表示家庭基站i与本家庭小区内用户i之间的信道增益，表 示宏基站k与家庭用户i之间的信道增益， k 是宏用户k的信噪比； b.对效用函数求解一次微分得到帕氏最优点的迭代公式： 其中n表示迭代次数序 号，表示家庭基站i到宏用户k的信道增益，表示家庭基站i到邻家庭小区内用户j 之间的信道增益，表示宏基站k与宏用户k之间的信道增益，表示第i个家庭基站 第n+1次迭代所确定的发射功率，表示第i个家庭基站第n次迭代所确定的发射功率； 。
4、c.功率分配的具体步骤如下： 步骤一：令迭代次数序号n=1，家庭基站序号i=1，家庭基站总数为N，对宏基站发射功 率p k 、家庭基站初始发射功率赋初值，对宏用户的目标信噪比和各家庭用户的目标 信噪比要求进行设置，设迭代门限值=10 -5 ，调节因子w=10 3 ，对信道噪声功率 2 以及 信道增益进行测量，包括家庭基站i到宏用户k的信道增益家庭基站i到邻家庭小区 内用户j之间的信道增益家庭基站i与本家庭小区内用户i之间的信道增益宏基 站k与家庭用户i之间的信道增益宏基站k与宏用户k之间的信道增益 步骤二：计算家庭基站用户i信干噪比宏用户k信干噪 比 步骤三：利用功率迭代公式求得 第i个家庭基。
5、站的功率值； 步骤四：若i1，（3）式小于0，则u i 为凹函数，因而满足拟凹要求，本文的功率控制 算法存在纳什均衡。 0051 故而该博弈存在纯策略纳什均衡。 说 明 书CN 102883424 A 5/7页 7 0052 3均衡唯一性证明 0053 纳什均衡点唯一的条件为：有可行解且函数f在f(p)0时满足：条 件1，单调性，若pp（此处的p指家庭用户发射功率矢量，即所有家庭基站的发射功率）， 则f(p)-f(p)0；条件2，可测量性，若则f(p)f(p)，则算法收敛于一点。 0054 对于条件1，由pp和可以推出 I i (p -i )I i (p -i )，而故 i i ，由公式（10。
6、）可以看出，f i (p)为 i 的 单调减函数，故f(p)f(p)。 0055 对于条件2，因为用*p代替 i 中的p时， 0056 与比较得： i i 。对于公式（10）的第二项显而易 见是 i 的减函数，故当用*p代替 i 中的p时， i 变大，t 2 变小，即t 2 (*p)1，则*t 2 (p)t 2 (p)，从而可推出*t 2 (p)t 2 (*p)。对于公式（10）的第一项t 1 ， *t 1 (p)t 1 (*p) 2 ，故*t 1 (p)+*t 2 (p)t 1 (*p)+t 2 (*p)，故*f i (p)f i (p)。 0057 综上所述，条件1、2均能得到满足，故本文。
7、的非合作功率控制博弈算法存在纳什 均衡。 0058 4.博弈算法设计 0059 纳什均衡是静态的概念，定义p -i =p j |j=1,.,N；ji表示除家庭基站i外的 其它家庭基站的策略集合，这样对于某个家庭基站来说，分配的功率与其它家庭基站的决 策有关，表示所有用户的策略集合。根据定义，在给定其他参与者的行为时，没 有任何参与者会选择不同的行为来提高自身收益，此时的状态就是纳什均衡。这里给出帕 氏最优点的定义： 0060 帕累托最优是指资源分配的一种理想状态，即假定固有的一群人和可分配的资 源，从一种分配状态到另一种状态的变化中，在没有使任何人境况变坏的前提下，也不可能 再使某些人的处境变。
8、好。则当用户处于帕氏最优点时，用户的发射功率达到了最优值，通过 求解效用函数的一次微分得到帕氏最优点： 0061 0062 令可得： 0063 说 明 书CN 102883424 A 6/7页 8 0064 0065 由上式可以看出，当等式右端时，等式左端 0066 同时： 0067 式右端 的 i 与在一个数量级上，表示信道增益，由于信道衰落数量级较 大，信道增益对应的数量级很小，的数量级很小，则对应的数量级较大，则等式的右 端必然是大于0的，则等式的左端也大于0，能保证由以上两段可看出，算法的结 果能保证： 0068 由（6）式可进一步求解得： 0069 0070 0071 0072 00。
9、73 考虑家庭用户最大发射功率的限制，如果家庭用户i在第(n+1)次迭代的发 射功率大于的话，即取 0074 5、功率分配的具体步骤 0075 步骤一：令迭代次数n=1，家庭基站序号i=1，家庭基站总数为N，对宏基站发射功 率p k 、家庭基站初始发射功率赋初值，对宏用户的目标信噪比和各家庭用户的目标 信噪比要求进行设置，设迭代门限值=10 -5 ，调节因子w=10 3 ，对信道噪声功率 2 以及 信道增益进行测量，包括家庭基站i到宏用户k的信道增益家庭基站i到邻家庭小区 内用户j之间的信道增益家庭基站i与本家庭小区内用户i之间的信道增益宏基 站k与家庭用户i之间的信道增益宏基站k与宏用户k之。
10、间的信道增益 说 明 书CN 102883424 A 7/7页 9 0076 步骤二：计算家庭基站用户i信干噪比宏用户k信 干噪比 0077 步骤三：利用功率迭代公式 求得第i个家庭基站的功率值； 0078 步骤四：若iN，则令i=i+1，返回步骤三，若i=N，则转往步骤五； 0079 步骤五：检查N个家庭基站的发射功率是否都能满足若能满足，表 明各家庭基站的发射功率趋于平稳，转往步骤六；否则，令迭代次数n=n+1，i=1，返回步骤 二； 0080 步骤六：家庭基站的发射功率已确定，结束。 说 明 书CN 102883424 A 1/1页 10 图1 说 明 书 附 图CN 102883424 A 10 。