[發(fā)明專利]一種面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811202574.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109041128B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張兆維;師曉曄;吳塵
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W72/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括源節(jié)點(diǎn)為參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置收益分配系數(shù)，參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)平均分配收益；中繼節(jié)點(diǎn)基于演化博弈選擇源節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)基于斯坦伯格博弈來調(diào)整收益分配系數(shù)，直到源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)同時達(dá)到均衡解。本發(fā)明中繼節(jié)點(diǎn)之間采用演化博弈，源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間采用斯坦伯格博弈，通過雙層博弈來分配多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)資源，有效地提高網(wǎng)絡(luò)資源利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，屬于通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)存在大量用戶節(jié)點(diǎn)(包括源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn))，在多個節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化分配能夠提高資源利用效率。在協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作源節(jié)點(diǎn)的信號傳輸可以提高源節(jié)點(diǎn)的傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量，而源節(jié)點(diǎn)將其部分收益分配給參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到雙方共贏的目的。在此過程中，如何分配網(wǎng)絡(luò)資源就成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。

網(wǎng)絡(luò)資源分配方法主要分為兩類：集中式和分布式。集中式分配方法要求網(wǎng)絡(luò)存在一個中心節(jié)點(diǎn)并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的全部計(jì)算量，然后將最優(yōu)分配結(jié)果分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)。這種方法對中心節(jié)點(diǎn)的要求較高且不能實(shí)時反映網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，不適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓^快的網(wǎng)絡(luò)。分布式分配方法將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)分散到各個節(jié)點(diǎn)的子目標(biāo)，每一個節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)優(yōu)化各自的子目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分配計(jì)算的分布式。在分布式分配方法中，基于博弈論的分配方法將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)當(dāng)作參與者，每一個參與者優(yōu)化自己的收益函數(shù)以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)均衡解，得到了廣泛的關(guān)注。根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，博弈論的多個經(jīng)典模型都得到了各自的應(yīng)用。Wang B,Han Z和Liu K J R.等在“Distributed relay selection and powercontrol for multiuser cooperative communication networks using Stackelberggame”(IEEE Transactions on Mobile Computing,vol.8,no.7,pp.975-990,2009)中考慮的是一個源節(jié)點(diǎn)和多個中繼節(jié)點(diǎn)的情形，將源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)分別作為買方和賣方。基于斯坦伯格模型源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別優(yōu)化自己的收益函數(shù)以達(dá)到中繼選擇的目的。針對大量中繼節(jié)點(diǎn)和多個源節(jié)點(diǎn)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)情形，Zhang Z和ZhangH等在“A Variable-PopulationEvolutionary Game Model for Resource Allocation in Cooperative CognitiveRelay Networks”(IEEE Communications Letters,vol.17,no.2,pp.361-364,2013)利用演化博弈模型(源節(jié)點(diǎn)是策略，中繼節(jié)點(diǎn)是參與者)來構(gòu)建中繼節(jié)點(diǎn)之間的競爭關(guān)系。在源節(jié)點(diǎn)的參數(shù)固定的情況下，中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)策略收益函數(shù)來實(shí)時地調(diào)整各自的源節(jié)點(diǎn)選擇，并最終達(dá)到均衡解。但是，在多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，基于博弈論的資源分配方法大多只考慮源節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)一方的收益函數(shù)，并將其作為參與者，從而不能調(diào)動另一方的協(xié)作積極性。因此，面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，如何設(shè)計(jì)一個博弈模型使得源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)雙方都作為參與者，從而充分調(diào)動雙方的積極性，就成為當(dāng)前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，解決了傳統(tǒng)方法只考慮源節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)一方的收益，難以調(diào)動雙方積極性的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種面向多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的資源分配方法，包括以下步驟，

源節(jié)點(diǎn)為參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置收益分配系數(shù)，參與協(xié)作的中繼節(jié)點(diǎn)平均分配收益；

中繼節(jié)點(diǎn)基于演化博弈選擇源節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)基于斯坦伯格博弈來調(diào)整收益分配系數(shù)，直到源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)同時達(dá)到均衡解。

源節(jié)點(diǎn)的收益函數(shù)為，