[發明專利]一種動態非對稱信息條件下多階段協作頻譜共享契約方法

有效

• 申請號: 201910108947.7
• 申請日: 2019-02-03
• 公開（公告）號: CN109818693B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 趙楠;樊朋飛;裴一揚;劉暢;劉聰;曾春艷;田超;賀瀟;譚惠文
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04B17/391
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

本發明提出了一種動態非對稱信息條件下多階段協作頻譜共享契約方法。本發明通過將協作通信網絡映射成勞動力市場，將基于市場驅動的契約設計加入到無線協作頻譜共享機制中，建立源節點模型和中繼節點模型；考慮到無線協作通信網絡中節點的自私性和網絡信息的非對稱性，針對中繼節點位置和信道條件因素的動態特性，建立兩階段協作通信的動態契約模型；結合激勵相容和個人理性的約束條件以及兩階段協作通信的動態契約模型，通過二次求導得到最優解。本發明方法易于實現，源節點和中繼節點之間的信息交互較少，該方法所需的信令開銷較少。

技術領域

本發明屬于無線協作通信技術領域，具體涉及一種動態非對稱信息條件下多階段協作頻譜共享契約方法。

背景技術

無線通信技術的迅猛發展，使得頻譜資源緊缺的問題日益嚴峻。協作頻譜共享能夠充分利用源節點(Source Node，SN)和中繼節點(Relay Node，RN)相互合作所帶來的網絡容量增益，有效地解決上述無線頻譜資源短缺問題。然而，由于用戶流量需求的時變性、用戶的移動性、無線信道狀態的隨機性等因素，無線網絡的流量態勢、無線業務的Qos需求、無線節點的位置、能耗以及無線信道的狀態等等網絡信息無法完全獲悉，網絡信息通常是動態的、不完全的。同時，網絡信息非對稱現象普遍存在于無線網絡。一方面，由于節點的部署位置、通信容量、占有無線頻譜資源優先級等存在差異性，SN和RN所獲得的網絡信息不一致；另一方面，由于RN自私性，協作雙方不愿付出較高的努力參與協作，亦不愿將各自所獲得的信息和參與協作的行為共享。

目前，針對非對稱性信息條件下協作頻譜共享技術問題正得到廣大研究者的關注。而當前市面上最常用的激勵方法為拍賣機制。但是，當SN自身的頻譜需求較高或者其他中繼節點信道狀況較差時，可供拍賣的頻譜資源就非常少，難以滿足協作通信的需求。在這種情況下，基于契約理論的無線協作通信技術就成為了研究者重點關注的問題。現有的無線協作通信技術主要研究靜態契約設計，然而，在實際協作通信的數據傳輸中，無線用戶的移動性和無線信道衰落等因素，RN的網絡信息是不斷變化的。同時，為了避免SN頻繁地選擇中繼節點而產生額外交易成本，需設計一個長期承諾的動態契約來激勵RN參與數據的傳輸。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提出一種動態非對稱信息條件下多階段協作頻譜共享契約方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種動態非對稱信息條件下多階段協作頻譜共享契約方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：通過將協作通信網絡映射成勞動力市場，將基于市場驅動的契約設計加入到無線協作頻譜共享機制中，建立源節點模型和中繼節點模型；

步驟2：考慮到無線協作通信網絡中節點的自私性和網絡信息的非對稱性，針對中繼節點位置和信道條件因素的動態特性，建立兩階段協作通信的動態契約模型；

步驟3：結合激勵相容IC和個人理性IR的約束條件以及兩階段協作通信的動態契約模型，通過二次求導得到最優解。

作為優選，步驟1中所述協作通信網絡由一個源節點SN，一個目的節點，M個中繼節點RN_i組成，i∈[1,M]

步驟1中所述勞動力市場中，源節點SN為雇主，中繼節點RN_i為第i個雇員；

步驟1中所述建立源節點RN_i模型具體為：

假設表示第i個中繼節點RN_i的發送器RT_i和目標D之間的信道增益，鑒于第i個RN_i的傳輸功率是p_t,i，則RN_i的協作成本表示為：