申请/专利权人：南京邮电大学

申请日：2022-04-19

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114845311B

主分类号：H04W16/14

分类号：H04W16/14;H04W12/122

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.08.19#实质审查的生效;2022.08.02#公开

摘要：本发明公开了一种基于博弈论的多任务协作频谱感知方法，该方法在多任务的感知场景下，将群智感知的激励机制引入频谱感知过程中，并将区块链技术与频谱感知相结合，次用户基站通过区块链查看各次用户的历史感知行为，基于历史感知行为评价次用户的感知质量，并采用贪婪算法选择执行频谱感知任务的次用户集，基于任务预算、次用户检测概率、感知时间和剩余能量等因素定义了次用户的感知任务效用函数，次用户通过博弈来达到各自的最优效用，次用户基站基于次用户的感知质量和频谱感知任务的难度发放感知报酬，并在一轮频谱感知任务执行完毕后将任务信息更新至区块链上。

主权项：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： 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-1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轮频谱感知任务中各次用户感知正确的次数Pr-1，以及Gr-1为前r-1轮频谱感知任务中各次用户感知错误的次数Gr-1；步骤S3中构建各次用户的感知质量如下式： 式中，为第r轮频谱感知任务中次用户i的感知质量，Pr-1为前r-1轮频谱感知任务中各次用户感知正确的次数，Gr-1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正确次数Pr，以及总感知错误次数Gr，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。

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百度查询： 南京邮电大学 一种基于博弈论的多任务协作频谱感知方法

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