[發(fā)明專(zhuān)利]選擇協(xié)作中基于拍賣(mài)的中繼選擇策略和功率分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910320134.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110035467B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敏;王凱莉;王平山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W40/08
• 分類(lèi)號(hào): H04W40/08;H04W40/22;H04W72/04;G06Q30/08;H04L5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及選擇協(xié)作中基于拍賣(mài)的中繼選擇策略和功率分配方法，屬于協(xié)作通信的技術(shù)領(lǐng)域。在中繼選擇策略中，在需要協(xié)作的源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)間實(shí)施拍賣(mài)理論來(lái)挑選最佳中繼，通過(guò)競(jìng)拍方式，以貨幣補(bǔ)償?shù)男问剑?lì)資源富裕的節(jié)點(diǎn)更多地協(xié)助資源匱乏的節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)激勵(lì)式協(xié)作傳輸，共享網(wǎng)絡(luò)資源。在功率分配方法中，各候選中繼根據(jù)能量和信道質(zhì)量來(lái)分配自身傳輸功率和協(xié)作傳輸功率，通過(guò)密封式競(jìng)拍方法來(lái)競(jìng)爭(zhēng)最合適的協(xié)作傳輸功率，使得單個(gè)節(jié)點(diǎn)在保證自身數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時(shí)能最大限度地協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)，從而提升網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。本發(fā)明能促進(jìn)源節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作，在提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于協(xié)作通信的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在能量和資源受限的選擇協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中基于拍賣(mài)的中繼選擇策略和功率分配方法。

背景技術(shù)

選擇協(xié)作技術(shù)由于只需要單個(gè)中繼協(xié)作就可以達(dá)到與分布式空時(shí)碼相同的傳輸性能，具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，因此，非常適合應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中。在選擇協(xié)作中，最佳中繼的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)傳輸性能的好壞。目前，絕大部分研究均假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點(diǎn)能量充足，任何時(shí)候，只要有需要，中繼節(jié)點(diǎn)均會(huì)全力協(xié)助其他源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，以便在總體上達(dá)到較好的傳輸可靠性。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，尤其是互助型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，不存在專(zhuān)門(mén)的中繼節(jié)點(diǎn)，最佳中繼節(jié)點(diǎn)由源節(jié)點(diǎn)臨時(shí)兼任，源節(jié)點(diǎn)除了要完成協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)外，還有自身的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和傳輸任務(wù)。且在大部分無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)都是由電池供電，能量配置有限，如果它頻繁的為其他需要協(xié)助的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，則會(huì)消耗自身大量的電量，導(dǎo)致能量快速耗盡，過(guò)早退出網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法繼續(xù)完成自身任務(wù)。因此，從單個(gè)節(jié)點(diǎn)角度考慮，如何在盡量好的完成自身任務(wù)的同時(shí)協(xié)助更多源節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳輸，合理分配自身傳輸和協(xié)助傳輸功率，實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的互惠互利，是值得研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于拍賣(mài)的中繼選擇策略和功率分配方法，在提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性的同時(shí)能夠有效地解決多源選擇協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)和共享問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

選擇協(xié)作中基于拍賣(mài)的中繼選擇策略和功率分配方法，該方法包括以下步驟：

在m個(gè)源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的選擇協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，將拍賣(mài)機(jī)制引入到中繼選擇和功率分配中來(lái)解決節(jié)點(diǎn)對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)和共享；

傳輸過(guò)程分為兩階段：

第一階段：直接傳輸；源節(jié)點(diǎn)按順序依次發(fā)送數(shù)據(jù)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其他源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均嘗試接收并解碼收到的數(shù)據(jù)，解碼成功的源節(jié)點(diǎn)加入解碼集，目的節(jié)點(diǎn)若解碼成功，則返回確認(rèn)幀ACK，此輪數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束；若目標(biāo)節(jié)點(diǎn)解碼失敗，則反饋否決幀NACK，傳輸進(jìn)入第二階段；

第二階段：協(xié)作傳輸；解碼集中能夠成功接收NACK幀的源節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步加入有效集，有效集中的源節(jié)點(diǎn)通過(guò)拍賣(mài)方式競(jìng)爭(zhēng)協(xié)作機(jī)會(huì)和分配協(xié)作功率，競(jìng)爭(zhēng)成功的源節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為最佳中繼，幫助當(dāng)前源節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，該源節(jié)點(diǎn)此次數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，輪到下一個(gè)源節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，在所述第二階段中，拍賣(mài)式中繼選擇策略時(shí)，在需要協(xié)作的源節(jié)點(diǎn)和候選中繼節(jié)點(diǎn)間實(shí)施拍賣(mài)理論來(lái)挑選最佳中繼；

拍賣(mài)前，各候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身情況分配協(xié)作功率，并采用密封式競(jìng)拍方式，向源節(jié)點(diǎn)提交出價(jià)，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身貨幣量按照一定原則選出最佳中繼，并向最佳中繼支付相應(yīng)的貨幣量作為補(bǔ)償；

通過(guò)競(jìng)拍方式，激勵(lì)資源富裕的節(jié)點(diǎn)更多地協(xié)助資源匱乏的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)式協(xié)作傳輸。

進(jìn)一步，在所述拍賣(mài)前，各候選中繼向源節(jié)點(diǎn)提交的出價(jià)等于各中繼節(jié)點(diǎn)的底價(jià)乘以各中繼節(jié)點(diǎn)分配給源節(jié)點(diǎn)的協(xié)作傳輸功率；

當(dāng)該源節(jié)點(diǎn)競(jìng)拍成功成為最佳中繼進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)后，源節(jié)點(diǎn)需按此出價(jià)支付給最佳中繼同等數(shù)量的貨幣作為報(bào)酬。

進(jìn)一步，所述最佳中繼的選擇策略是：在支付完最佳中繼的酬勞后，所剩余的貨幣量最多；