[发明专利]基于双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的控制方法

权利要求书

1.一种基于双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的控制方法，其特征在于：该控制方法为两层：第一层采用非合作子博弈进行中继节点发送功率的控制，第二层采用演化子博弈进行源节点的选择，双层博弈分布式算法通过交替进行中继节点发送功率的控制和源节点的选择，最终使系统达到双层博弈纳什均衡，实现了多源多中继协作网络资源的合理分配。

2.如权利要求1所述的基于双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的控制方法，其特征在于：所述第一层的非合作子博弈，在协助同一个源节点的中继节点集合中，中继节点之间形成了功率控制的非合作子博弈，中继节点功率控制的最优化问题表示如下：

式中，为中继节点R的最大发送功率，u_R为中继节点的净效用函数；对于在同一信号时隙内协助源节点的各个中继节点，纳什均衡是由它们的最优发送功率组成的向量，用表示，其中是均衡状态时中除中继节点外，其它中继节点最优发送功率组成的向量；通过多次迭代，此非合作子博弈最终达到纳什均衡，即在最大发送功率限制下，每个中继节点可以得到唯一的最优发送功率。

3.如权利要求1所述的基于双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的控制方法，具特征在于：所述第二层子博弈采用演化子博弈，中继节点对源节点的选择问题可建模为演化子博弈，在时刻t，选择协助源节点S的中继节点数记为n_s(t)，系统中继节点的总数为选择协助源节点S的中继节点所占比例可表示为x_s(t)＝n_s(t)/K，向量x(t)＝[x₁(t)，L，x_M(t)]用来表示t时刻中继节点选择协助源节点的状态；

在中继节点选择源节点的演化子博弈中，复制动态表示如下：

式中，δ为演化步长，可以用来控制中继节点选择源节点的演化速率；

定义u^s(t)为中继节点集合Γ_s的平均净效用函数，表示整个系统中所有中继节点的平均净效用函数，则u^s(t)和分别表示为：

式中，S，l∈Φ，经过若干次演化迭代，演化子博弈最终会收敛至由下列方程组确定的演化稳定策略：

4.如权利要求1所述的基于双层博弈框架下的联合功率控制和源节点选择的控制方法，其特征在于：所述双层博弈分布式算法是交替进行中继节点两种子博弈的迭代，最终使系统达到纳什均衡，表述如下：

(1).t＝0时，每个中继节点随机选择发送功率和协助的源节点；

(2).选择协助同一源节点S的所有中继节点开始进行功率控制非合作子博弈；

(3).在t时刻，由公式(14)得到中继节点R的最优发送功率

若令t＝t+1，重复步骤(3)；

否则，功率控制子博弈结束转至步骤(4)；

(4).根据步骤(3)确定协助源节点S的所有中继节点，此时的最优发送功率向量中继节点开始进行源节点选择的演化子博弈；

(5).对于中继节点集合Γ_s的平均净效用函数u^s(t)：

若则选择协助源节点S是优势策略，中继节点保持此源节点选择不变；

若则选择协助源节点S是劣势策略，中继节点放弃协助该源节点，并以概率选择另一个源节点Q，使得

(6).判断是否达到中继节点对源节点选择问题的演化均衡：

若子载波选择演化子博弈结束；

否则，令t＝t+1，返回步骤(5)；

(7).判断系统是否达到整个双层博弈的纳什均衡：

若转至步骤(2)；

否则，转至步骤(8)；

(8)达到双层博弈的纳什均衡，双层博弈结束。