[發(fā)明專利]一種智能電網(wǎng)中基于博弈論的中繼選擇和功率分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710521830.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107172674A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯峰;鄧子杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/04
• 分類號(hào): H04W40/04;H04W40/08;H04W40/22;H04W72/04;H04L29/08;H04L5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 王東東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能電網(wǎng)中基于博弈論的中繼選擇和功率分配方法。

背景技術(shù)

未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)通過中繼傳輸可以實(shí)現(xiàn)全范圍信號(hào)的覆蓋，減少通信盲區(qū)的影響，改善通信傳輸質(zhì)量。通過中繼的協(xié)作傳輸，可以有效利用無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性，實(shí)現(xiàn)空間分集。協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇和在不同中繼節(jié)點(diǎn)上的功率分配可以極大地影響網(wǎng)絡(luò)的性能。

未來的協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)可能為不同的服務(wù)商或個(gè)人所提供，具有自私特性，同時(shí)對(duì)資源的需求具有非均質(zhì)約束特性，這些使得通過有效激勵(lì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的協(xié)作傳輸成為必然。另一方面智能電網(wǎng)作為下一代電能網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)狀傳統(tǒng)的電網(wǎng)有著很大的差異，這對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生的影響也將會(huì)有所不同。在未來的智能電網(wǎng)中，可再生能源在電網(wǎng)中起到非常關(guān)鍵的作用，由于不同可再生能源的產(chǎn)生條件不同因此電網(wǎng)在進(jìn)行能量傳輸時(shí)所提供的價(jià)格也有所不同，因此在通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行中繼選擇和功率分配時(shí)要考慮的因素。目前研究中的中繼選擇和功率分配時(shí)大部分僅考慮最優(yōu)的功率選擇以及中繼選擇，忽略了電網(wǎng)提供能量價(jià)格差異對(duì)最終決策所帶來的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種智能電網(wǎng)中基于博弈論的中繼選擇和功率分配方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種智能電網(wǎng)中基于博弈論的中繼選擇和功率分配方法，適用于半雙工中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括一個(gè)源節(jié)點(diǎn)S、一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)D以及K個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，包括如下步驟：

S1用戶在每個(gè)數(shù)據(jù)塊傳輸之前，用戶可選擇中繼協(xié)作模式，具體為：用戶根據(jù)自身效用函數(shù)從K個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)中選擇最合適的中繼來建立協(xié)作通信鏈路。每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的報(bào)價(jià)為η_k(t)，所有中繼構(gòu)成報(bào)價(jià)集合為Ψ(t)＝{η₁(t),η₂(t),…η_K(t)}；

S2用戶對(duì)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)k的效用函數(shù)為U_S,k(η_k(t))，在得知每個(gè)中繼報(bào)價(jià)集合Ψ(t)的條件下，用戶對(duì)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)選擇最優(yōu)購買功率p_k來使得自身的效用函數(shù)達(dá)到最大值為用戶對(duì)K個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成的效用函數(shù)最大值集合用戶再從集合Θ(Ψ(t))選取最大值，其對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)為最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)k^*＝argmax(Θ(Ψ(t)))；

S3最優(yōu)中繼k^*的利潤函數(shù)若被選中繼k^*能通過降價(jià)出售更多功率來獲得更多利潤，則更新報(bào)價(jià)集合Ψ(t)＝{η₁(t),η₂(t),…η_K(t)}，若不降價(jià)則報(bào)價(jià)集合Ψ(t)不變；

其他沒有被用戶選擇的中繼將進(jìn)行通過降價(jià)來吸引用戶，即η(t+1)＝max(η^min,η(t)-△η)，然后得到新的報(bào)價(jià)集合為Ψ(t+1)＝{η₁(t+1),η₂(t+1),…η_K(t+1)}，如果Ψ(t)＝Ψ(t+1)則說明中繼不再修改報(bào)價(jià)，用戶和中繼的策略不再發(fā)生變化即達(dá)到納什均衡點(diǎn)，否則返回到S1中。

所述S1中中繼的傳輸方式采用時(shí)分復(fù)用方式，在第一個(gè)時(shí)隙用戶向基站發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)收到廣播的數(shù)據(jù)塊，第二個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行中繼選擇和功率分配，選中的中繼k^*以功率p_k向基站發(fā)送數(shù)據(jù)。

所述S2中用戶自身對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的效用函數(shù)其中為用戶可達(dá)的中斷容量。

所述S3中中繼節(jié)點(diǎn)自身的利潤函數(shù)為：U_k(p_k,η_k)＝(η_k-c_k)p_k，其中c_k為中繼的成本價(jià)格，即中繼從智能電網(wǎng)中購入的價(jià)格。

所述S3中η^min為中繼節(jié)點(diǎn)的所能降到的最低價(jià)格，即

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在中繼選擇和功率分配方法下引入經(jīng)濟(jì)學(xué)博弈論的方法，將用戶建模為買者以最大效用為準(zhǔn)則選擇最優(yōu)中繼和最佳購買功率，將中繼建模為賣者由智能電網(wǎng)提供不同的成本價(jià)格確定出售價(jià)格策略獲得最大利潤，本發(fā)明能夠兼顧用戶和中繼節(jié)點(diǎn)的利益的同時(shí)有效提高傳輸速率，計(jì)算量較少而且收斂速度快。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作流程圖；