[发明专利]一种基于势博弈的波束成形节点优化方法及系统

摘要

本发明公开一种基于势博弈的波束成形节点优化方法及系统。优化方法包括：获取节点的最大发射功率；根据所述最大发射功率确定合作节点集合，对所述合作节点集合中各节点的参数执行势博弈，得到优化的节点参数；对所述的合作节点集合采用所述优化的节点参数进行信息传输。采用本发明的方法或系统，通过势博弈过程，实现了旁瓣电平最小化和能耗均衡的联合优化，有效地提升了网络中节点的能量利用率，调整了网络中的数据流量分布，均衡了网络中节点的能量消耗，提高网络的吞吐量，有效地延长了网络的生命周期。

主权项

1.一种基于势博弈的波束成形节点优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：获取数据源节点的最大发射功率；根据所述最大发射功率确定合作节点集合；对所述合作节点集合中各节点的参数执行势博弈，得到优化的节点参数；将所述合作节点集合采用所述优化的节点参数进行信息传输；所述势博弈具体包括：确定所述合作节点集合中执行博弈的节点，根据收益最大原则调整其参数，得到调整后的节点参数，即为优化的节点参数；对于每一个候选合作节点，其收益函数可以定义为U_k(A_k)＝f_k(A_k)‑g_k(A_k)其中，A_k表示候选合作节点k的执行行为，函数f_k表示执行行为A_k的利益函数，即候选合作节点k参与协作传输，对本次传输产生的利益，g_k表示执行行为A_k的代价函数，即候选合作节点k参与协作传输付出的代价，其中，f_k和g_k分别表示为其中，α和β分别表示各项在收益函数中所占的比重，P_k为候选合作节点k的发射功率，E₀(k)为候选合作节点k的初始能量,E_r(k)为候选合作节点k的剩余能量，w是一个一维向量，由参与合作节点的当前发射功率组成，合作节点数量为N，第l轮博弈的w值为阵列因子AF的定义如下：为节点传输方向角，λ为载波的波长，节点k的坐标采用极坐标表示，θ为主瓣方向角，其中θ∈[0,2π]，θ_ML为主瓣的角度；θ_SL为旁瓣的角度；AF函数可以求取t个旁瓣，其中最大的表示为max|AF(θ_SL,w)|，其他峰值按照值的从小到大进行排序组成一组一维向量为[|AF(θ_SL,w)|¹,|AF(θ_SL,w)|²，……，|AF(θ_SL,w)|^t]，|AF(θ_SL,w)|^t＝max|AF(θ_SL,w)|,因此有考虑候选合作节点位置对协作传输的影响，利用函数H_k作评估函数，评估候选合作节点对传输增益的影响；函数H_k可表示为P_r(d_ij)表示j节点接收i节点数据的接收功率，μ表示中断率，只有接收功率大于中断率表示链路通畅，否则表示节点i和节点j无法建立连接；每一轮博弈，节点可以确定一个功率值p，经过若干轮迭代，当合作节点集合T中剩余节点的发射功率p不再发生变化，则得到优化发射功率，此时博弈过程收敛到纳什均衡点。