[发明专利]一种相关非对称信息下协作通信动态契约激励方法

权利要求书

1.一种相关非对称信息下协作通信动态契约激励方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，通过将协作通信网络映射成劳动力市场，将基于市场驱动的契约理论引入到相关非对称信息下协作通信机制中，建立源节点SU模型和中继节点RN模型；

步骤2，考虑到相关非对称信息下协作通信网络机制中中继节点的自私性和双方信息的非对称性，针对中继节点类型和信道条件因素的特性，建立两阶段协作通信的动态契约模型，源节点SU通过向中继节点RN提供契约，并结合步骤1中源节点SU、中继节点RN模型而衍生出的激励相容和个人理性约束的条件，实现对中继节点RN在协作通信中无线数据传输真实成本信息的甄别，以激励其积极长期参与无线数据的传输，从而达到完成无线数据传输协作通信和通信双方获得长期收益的最大化的目的；最后通过建立相关非对称信息下协作通信动态契约模型，得到协作通信双方收益最大化；

步骤1中，所述建立源节点SU模型实现过程包括：

源节点SU雇佣i^thRN为其进行协作通信服务的条件下，i^thRN的中继服务使得源节点SU所增加的收益为：

其中，ρ0为中继节点RN的等效利润系数；p_i为i^thRN在源节点SU接收端的协作功率；n₀为噪声功率；为简化分析过程，将n₀的归一化值设置为1；

于是，源节点SU所获得协作效用为其所获得的总收益减去支付给中继节点RN的报酬w_i，表示为：

步骤1中，所述建立中继节点RN模型实现过程包括：

假设为i^thRN发射端RT_i与目的节点D之间的信道增益，鉴于i^thRN的传输功率是p_ti，则目的节点将获得接收的功率为p_i，于是，中继节点RN的协作成本表示为：

其中，γ_i为每单位协作功率的协作成本；

为了简化，定义中继节点RN的每单位协作功率的成本系数：

其中，θ_i为i^thRN的私人信息，θ_i越低，表示中继节点RN拥有更好的信道条件，即更大的信道增益或者更少的协作成本；

于是，i^thRN的效用表示为其获得的报酬减去总协作成本：

步骤2中，所述建立两阶段协作通信的动态契约模型，所采取的实现过程包括：

由于每个中继节点RN的实际协作类型对于源节点SU是未知的，因此契约应设计为解决信息不对称的问题并吸引中继节点RN进行合作；

假设每个中继节点RN具有N种不同的协作类型，表示为Θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_N}且0≤θ₁θ₂...θ_N，根据显示原理，为了反映中继节点RN的实际类型，契约应由N个项目组成，每种类型一项契约，因此，将契约表示为其中Ω＝1,2,...,N，同时，假设源节点SU获得关于中继节点RN类型的某些统计信息，中继节点RN类型为θ_i的先验概率分布表示为q_i，显然能够得到

源节点SU在协作通信初始阶段向中继节点RN提供长期契约，中继激励机制的整个过程包括三个阶段：契约确认阶段，契约中继阶段和契约实现阶段；

契约确认阶段：源节点SU向附近的潜在移动节点广播一组契约当收到契约时，如果他们愿意接受某种契约，RNs会通知源节点SU他们的选择；

契约中继阶段：源节点SU在通知能够使用的RNs合作指令之后，将数据广播到所采用的RNs的发射机，然后，RNs将收到的数据传输到目的节点；

契约实现阶段：在每个周期结束时，目的节点在检查接收到的数据后，将通过反馈信道，告知源节点RNs的协作性能，当协作成功完成时，源节点SU根据契约向被雇用的RNs提供报酬，但是，如果协作不成功，RNs将无法获得报酬；

假设i^th RN类型在第1阶段和第2阶段是从相同的集合Θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_N}得到，分别具有不同的概率和为了讨论的简单性，假设在t＝1,2期间假设两个阶段的中继成本是正相关的，也就是说，对于任何有

在这种情况下，两期契约是一个四元组其中是关于其类型的t阶段契约类型，此外，假设中继节点RN在任何阶段的效用必须保持正值，考虑到如果中继节点RN在第1阶段或第2阶段的效用低于零，中继节点RN可能会违约。

2.根据权利要求1所述的相关非对称信息下协作通信动态契约激励方法，其特征在于，步骤2中，所述建立相关非对称信息下协作通信动态契约模型，实现过程包括：

基于逆向归纳法思想，先考虑第2阶段的契约设计；在第2阶段中，假设第1阶段的契约类型为中继节点RN通过选择类型，获得第2阶段效用：

对于激励策略要吸引类型的中继节点RN，第2阶段的契约需满足以下激励相容约束条件：

同时，为了保证所有参与协作过程的中继节点RN至少获得保留效用，则第2阶段的RN个人理性约束条件表示为：

其中，中继节点RN在第2阶段能够获得的保留效用保持正值；

然后考虑第1阶段的契约设计，由于中继节点RN知道第1阶段选择的契约类型会影响第2阶段的效用，因而，为了激励类型反映中继节点RN的实际类型，源节点SU设计的契约需满足以下的激励相容约束条件：

其中，是RN第1阶段类型的效用，由于确信其第1阶段类型第2阶段概率为和分别表示为中继节点RN第1阶段为和时第2阶段为类型的折扣预期效用；

同样地，为了保证所有参与协作过程的中继节点RN至少获得保留效用，第1阶段的契约需满足以下个人理性约束条件：

于是，两阶段动态契约优化问题为，在满足上述中继节点RN个人理性约束条件和激励约束条件下，源节点SU的总期望效用最大化：

s.t.(7)～(10)

其中

于是，根据拉格朗日乘子法和Kuhn-Tucker条件，通过求导进行求解，能够得出最优动态契约的最优解。