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专利号: 2022104098732
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于博弈论的多任务协作频谱感知方法,其特征在于,目标通信区域内包括区块链、服务请求者、次用户基站、至少一个次用户、至少一个主用户;其中服务请求者通过次用户基站发布频谱感知任务集,服务请求者通过次用户基站发布一次频谱感知任务集视为一轮频谱感知任务,次用户基站发布频谱感知任务集后,各次用户感知频谱感知任务集,并判断自身是否响应本轮频谱感知任务,以及选择频谱感知任务集中的频谱感知子任务并做出响应,主用户用于向次用户发送频谱感知数据,区块链用于存储和发布频谱感知信息;

基于博弈论的多任务协作频谱感知方法按预设周期执行以下步骤,完成频谱感知任务集中各频谱感知子任务的分配;

S1:以各次用户构建次用户集,初始化次用户集和频谱感知任务集,服务请求者通过次用户基站发布频谱感知任务集,并提出频谱感知任务集所对应的频谱感知任务要求集,以及频谱感知任务集所对应的信誉值门槛集;

S2:各次用户查看频谱感知任务集中的各频谱感知子任务的内容,以及各频谱感知子任务的要求,各次用户基于检测概率、感知时间、以及能耗,构建感知任务效用,选择是否报名本轮频谱感知任务,并对相应频谱感知任务集中的频谱感知子任务进行选择;

步骤S2中构建感知任务效用的具体步骤如下:

S21:各次用户采用能量检测的方式查看频谱感知任务集中的各频谱感知子任务的内容,以及各频谱感知子任务的要求,分别针对各次用户,构建检测概率如下式:‑1

式中, 为次用户i的检测概率,Q为服从标准正态分布的互补累计分布函数,Q 为服从标准正态分布的互补累计分布函数的反函数, 为次用户i的虚警概率,ti为次用户i的感知时间,fs为采样频率,tifs为次用户i的采样点数,SNRi为次用户i接收主用户所发送信号的信噪比;

S22:各次用户基于检测概率、感知时间、以及能耗,构建感知任务效用如下式:

式中Uij为次用户i参与频谱感知子任务j的感知任务效用,α、β为加权因子,Pij为次用户i参与频谱感知子任务j的检测概率,Pmj为次用户m参与频谱感知子任务j的检测概率,Rj为次用户基站分配给频谱感知子任务j的报酬,tij为次用户i对频谱感知子任务j的感知时间,Eij为次用户i参与频谱感知子任务j时的剩余能量;

S3:次用户基站根据存储于区块链上的各次用户的历史感知行为数据,查看报名本轮频谱感知任务的各次用户的历史感知行为数据,并基于各次用户的历史感知行为数据,构建各次用户的感知质量;

针对第r轮频谱感知任务,步骤S3中所述各次用户的历史感知行为数据包括前r‑1轮频r‑1 r‑1谱感知任务中各次用户感知正确的次数P ,以及G 为前r‑1轮频谱感知任务中各次用户r‑1感知错误的次数G ;

步骤S3中构建各次用户的感知质量如下式:

r‑1

式中, 为第r轮频谱感知任务中次用户i的感知质量,P 为前r‑1轮频谱感知任务中r‑1各次用户感知正确的次数,G 为前r‑1轮频谱感知任务中各次用户感知错误的次数;

S4:次用户基站基于报名本轮频谱感知任务的各次用户的检测概率,将各次用户降序排列,并基于服务请求者所确定的频谱感知任务总预算,选择执行本轮频谱感知任务的各次用户;

S5:被选中执行本轮频谱感知任务的各次用户通过博弈确定自己的频谱感知任务的感知时间,并执行各频谱感知子任务,并将频谱感知数据发送至次用户基站,其中频谱感知数据包括次用户所采集的主用户的信息,次用户基站基于表决融合准则,将各次用户所发送的频谱感知数据进行融合,并向各次用户发放感知报酬;

步骤S5中被选中执行本轮频谱感知任务的各次用户执行各频谱感知任务,并将频谱感知数据发送至次用户基站,次用户基站将各次用户所发送的频谱感知数据进行融合,并向各次用户发放感知报酬的具体步骤如下:S51:针对第r轮频谱感知任务中的频谱感知子任务j,各执行频谱感知子任务j的次用户向次用户基站上传频谱感知数据,当所有执行频谱感知子任务j的次用户上传频谱感知数据后,次用户基站针对各次用户上传的频谱感知数据进行数据融合,获得频谱感知子任务j的判决结果;

S52:针对执行频谱感知子任务j的次用户i,次用户基站将频谱感知子任务j的判决结果与次用户i上传的频谱感知数据进行比较,若判决结果与次用户i上传的频谱感知数据一致,则判定次用户i对频谱感知子任务j的感知正确,次用户i在第r轮频谱感知任务中的正确感知次数 若判决结果与次用户i上传的频谱感知数据不一致,则判定次用户i对频谱感知子任务j的感知错误,次用户i在第r轮频谱感知任务中的错误感知次数S53:针对第r轮频谱感知任务中的各频谱感知子任务,重复步骤S51‑步骤S52,直至全部频谱感知子任务执行完毕,次用户基站统计各次用户在第r轮频谱感知任务中的总感知r r正确次数P ,以及总感知错误次数G ,进而获得各次用户在第r轮频谱感知任务中的感知质量,并上传至区块链;

S54:服务请求者确定频谱感知任务总预算,次用户基站基于服务请求者对各频谱感知子任务的时隙要求、各次用户报名情况对频谱感知任务总预算进行分配,并向各次用户分配感知报酬,具体如下式:式中,Rj为次用户基站分配给频谱感知子任务j的感知报酬,B为服务请求者确定的频谱感知任务总预算,n为频谱感知子任务的总数,Tj为服务请求者对频谱感知子任务j的时隙要求, 为次用户m在第r轮频谱感知任务中的感知质量,numj为参与频谱感知子任务j的次用户数量;

S6:频谱感知任务集中的各频谱感知子任务执行完毕,即本轮频谱感知任务结束后,次用户基站将本轮的频谱感知信息上传至区块链,其中频谱感知信息包括频谱感知任务集所对应的频谱感知任务要求集、频谱感知任务集所对应的信誉值门槛集、执行本轮频谱感知任务的次用户名单、执行本轮频谱感知任务的各次用户上传的频谱感知数据、次用户基站对各次用户所发送的频谱感知数据的融合结果、各次用户的感知质量、次用户基站向各次用户发放的感知报酬。

2.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的多任务协作频谱感知方法,其特征在于,步骤S1中服务请求者通过次用户基站发布的频谱感知任务集Task为如下形式:Task={Task1,Task2,…,Taskn}

式中,Task1,Task2,…,Taskn为频谱感知任务集中各频谱感知子任务,频谱感知子任务总数为n;

频谱感知任务集所对应的频谱感知任务要求集Request为如下形式:

Request={Request1,Request2,…,Requestn}

式中,Request1,Request2,…,Requestn分别为频谱感知子任务Task1,Task2,…,Taskn所对应的频谱感知任务要求;

频谱感知任务集所对应的信誉值门槛集Reputation为如下形式:

Reputation={Reputation1,Reputation2,…,Reputationn}式中,Reputation1,Reputation2,…,Reputationn分别为频谱感知子任务Task1,Task2,…,Taskn所对应的信誉值门槛。

3.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的多任务协作频谱感知方法,其特征在于,当频谱感知任务集中的其中一个频谱感知子任务j没有次用户报名时,次用户基站从报名次用户数量最多的频谱感知子任务的感知报酬中抽取5%的感知报酬,分配给频谱感知子任务j。