[发明专利]一种面向多源多中继协作网络的资源分配方法

说明书

本发明公开了一种面向多源多中继协作网络的资源分配方法，包括源节点为参与协作的中继节点设置收益分配系数，参与协作的中继节点平均分配收益；中继节点基于演化博弈选择源节点，源节点基于斯坦伯格博弈来调整收益分配系数，直到源节点和中继节点同时达到均衡解。本发明中继节点之间采用演化博弈，源节点与中继节点之间采用斯坦伯格博弈，通过双层博弈来分配多源多中继协作网络资源，有效地提高网络资源利用效率。

技术领域

本发明涉及一种面向多源多中继协作网络的资源分配方法，属于通信网络领域。

背景技术

协作中继网络存在大量用户节点(包括源节点和中继节点)，在多个节点之间实现网络资源的优化分配能够提高资源利用效率。在协作中继网络中，中继节点的协作源节点的信号传输可以提高源节点的传输速率和服务质量，而源节点将其部分收益分配给参与协作的中继节点，从而达到双方共赢的目的。在此过程中，如何分配网络资源就成为影响系统性能的关键因素。

网络资源分配方法主要分为两类：集中式和分布式。集中式分配方法要求网络存在一个中心节点并负责网络优化的全部计算量，然后将最优分配结果分发给网络所有节点。这种方法对中心节点的要求较高且不能实时反映网络环境的变化，不适应于网络拓扑变化较快的网络。分布式分配方法将网络优化目标分散到各个节点的子目标，每一个节点只负责优化各自的子目标，从而实现网络分配计算的分布式。在分布式分配方法中，基于博弈论的分配方法将网络中的节点当作参与者，每一个参与者优化自己的收益函数以达到网络均衡解，得到了广泛的关注。根据具体的网络环境，博弈论的多个经典模型都得到了各自的应用。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)中考虑的是一个源节点和多个中继节点的情形，将源节点和中继节点分别作为买方和卖方。基于斯坦伯格模型源节点和目的节点分别优化自己的收益函数以达到中继选择的目的。针对大量中继节点和多个源节点协作网络情形，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(源节点是策略，中继节点是参与者)来构建中继节点之间的竞争关系。在源节点的参数固定的情况下，中继节点根据策略收益函数来实时地调整各自的源节点选择，并最终达到均衡解。但是，在多源多中继协作网络中，基于博弈论的资源分配方法大多只考虑源节点或中继节点一方的收益函数，并将其作为参与者，从而不能调动另一方的协作积极性。因此，面向多源多中继协作网络，如何设计一个博弈模型使得源节点和中继节点双方都作为参与者，从而充分调动双方的积极性，就成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种面向多源多中继协作网络的资源分配方法，解决了传统方法只考虑源节点或中继节点一方的收益，难以调动双方积极性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种面向多源多中继协作网络的资源分配方法，包括以下步骤，

源节点为参与协作的中继节点设置收益分配系数，参与协作的中继节点平均分配收益；

中继节点基于演化博弈选择源节点，源节点基于斯坦伯格博弈来调整收益分配系数，直到源节点和中继节点同时达到均衡解。

源节点的收益函数为，