[发明专利]选择协作中基于拍卖的中继选择策略和功率分配方法

说明书

本发明涉及选择协作中基于拍卖的中继选择策略和功率分配方法，属于协作通信的技术领域。在中继选择策略中，在需要协作的源节点和候选中继节点间实施拍卖理论来挑选最佳中继，通过竞拍方式，以货币补偿的形式，激励资源富裕的节点更多地协助资源匮乏的节点，以实现激励式协作传输，共享网络资源。在功率分配方法中，各候选中继根据能量和信道质量来分配自身传输功率和协作传输功率，通过密封式竞拍方法来竞争最合适的协作传输功率，使得单个节点在保证自身数据传输可靠性的同时能最大限度地协助其他节点，从而提升网络传输性能。本发明能促进源节点间的协作，在提高数据传输可靠性的同时实现资源的合理配置。

技术领域

本发明属于协作通信的技术领域，具体涉及在能量和资源受限的选择协作网络中基于拍卖的中继选择策略和功率分配方法。

背景技术

选择协作技术由于只需要单个中继协作就可以达到与分布式空时码相同的传输性能，具有简单、高效的特点，因此，非常适合应用于无线网络中。在选择协作中，最佳中继的选择直接关系到系统和节点传输性能的好坏。目前，绝大部分研究均假设网络中的中继节点能量充足，任何时候，只要有需要，中继节点均会全力协助其他源节点进行数据转发，以便在总体上达到较好的传输可靠性。但在实际网络中，尤其是互助型无线传感器网络中，不存在专门的中继节点，最佳中继节点由源节点临时兼任，源节点除了要完成协作转发外，还有自身的数据监测和传输任务。且在大部分无线传感器网络中，节点都是由电池供电，能量配置有限，如果它频繁的为其他需要协助的节点转发数据，则会消耗自身大量的电量，导致能量快速耗尽，过早退出网络，无法继续完成自身任务。因此，从单个节点角度考虑，如何在尽量好的完成自身任务的同时协助更多源节点完成数据传输，合理分配自身传输和协助传输功率，实现各节点的互惠互利，是值得研究的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于拍卖的中继选择策略和功率分配方法，在提高整个网络传输可靠性的同时能够有效地解决多源选择协作网络中节点对资源的竞争和共享问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

选择协作中基于拍卖的中继选择策略和功率分配方法，该方法包括以下步骤：

在m个源节点、一个目的节点的选择协作网络中，将拍卖机制引入到中继选择和功率分配中来解决节点对资源的竞争和共享；

传输过程分为两阶段：

第一阶段：直接传输；源节点按顺序依次发送数据到目标节点，其他源节点和目标节点均尝试接收并解码收到的数据，解码成功的源节点加入解码集，目的节点若解码成功，则返回确认帧ACK，此轮数据传输结束；若目标节点解码失败，则反馈否决帧NACK，传输进入第二阶段；

第二阶段：协作传输；解码集中能够成功接收NACK帧的源节点进一步加入有效集，有效集中的源节点通过拍卖方式竞争协作机会和分配协作功率，竞争成功的源节点当选为最佳中继，帮助当前源节点完成数据的转发，该源节点此次数据传输结束，轮到下一个源节点传输数据。

进一步，在所述第二阶段中，拍卖式中继选择策略时，在需要协作的源节点和候选中继节点间实施拍卖理论来挑选最佳中继；

拍卖前，各候选中继节点根据自身情况分配协作功率，并采用密封式竞拍方式，向源节点提交出价，源节点根据自身货币量按照一定原则选出最佳中继，并向最佳中继支付相应的货币量作为补偿；

通过竞拍方式，激励资源富裕的节点更多地协助资源匮乏的节点，实现激励式协作传输。

进一步，在所述拍卖前，各候选中继向源节点提交的出价等于各中继节点的底价乘以各中继节点分配给源节点的协作传输功率；

当该源节点竞拍成功成为最佳中继进行数据转发后，源节点需按此出价支付给最佳中继同等数量的货币作为报酬。

进一步，所述最佳中继的选择策略是：在支付完最佳中继的酬劳后，所剩余的货币量最多；