專利名稱：中繼通信中基于拍賣理論的功率分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種中繼通信中基于拍賣理論的功率分配 方法，用于無線中繼通信系統(tǒng)，解決在完全信息和非完全信息下功率分配問題而且使發(fā)射 端的傳輸速率得到了有效的保證。
背景技術(shù)：
為了滿足對中繼節(jié)點功率充分應(yīng)用的要求，博弈論及其相關(guān)理論被視為是實現(xiàn)中 繼節(jié)點的功率資源有效分配重要方法之一。隨著移動通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于中繼節(jié)點的應(yīng)用要求也快速增加。如何有效 地分配中繼節(jié)點的功率資源成為一個關(guān)鍵問題，尤其是在完全信息和不完全信息情況下解 決中繼節(jié)點的功率分配問題。在以前對中繼通信研究中，T. Q. S. Quek介紹了在功率限制和服務(wù)質(zhì)量OlOS)限制 下最小化中繼節(jié)點傳輸功率的算法。T. Q. S. Quek在前向放大中繼的網(wǎng)絡(luò)中通過最優(yōu)化理論 解決中繼節(jié)點的功率分配問題。J.Huang提出兩個拍賣方案(功率拍賣方案和信噪比拍賣 方案)對中繼節(jié)點的功率進行分配。B. Wang和Ε. V. Belmega引入Mackelberg理論來優(yōu)化 節(jié)點的功率分配與節(jié)點選擇。但是這些技術(shù)和算法都是用到中繼節(jié)點獲得完全信息的情況 下進行分配功率，而在不完全信息情況下，中繼節(jié)點無法利用這些算法分配功率；在這些中 繼節(jié)點功率分配的工作中沒有考慮目的節(jié)點對于信噪比的限制和對接收到數(shù)據(jù)有效性的 保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于拍賣理論的中繼通信中功 率服務(wù)器控制下中繼節(jié)點的功率分配方法。其中功率分配方案以中繼節(jié)點向功率服務(wù)器競拍的模式實現(xiàn)的，并且以其對目的 節(jié)點的有效傳輸速率作為其收益。同時，目的節(jié)點設(shè)置了目標(biāo)誤碼率來保證其接收數(shù)據(jù)的 有效性。為實現(xiàn)上述目的，在功率服務(wù)器拍賣自己所擁有的功率時，中繼節(jié)點在滿足目的 節(jié)點要求的誤碼率條件下提交合適的標(biāo)值來最大化自己的收益。然后功率服務(wù)器會利用每 個中繼節(jié)點提交的標(biāo)值比例來給相應(yīng)的中繼節(jié)點分配其功率。而每個中繼節(jié)點所提交的標(biāo) 值都能使自己收益最大化的情況下就會達到納什均衡。本發(fā)明的實現(xiàn)方案如下一種基于拍賣理論的中繼通信中的功率分配方法，包括源節(jié)點、中繼節(jié)點和功率 服務(wù)器，功率服務(wù)器作為拍賣方拍賣自己的功率而中繼節(jié)點是作為競拍方來競拍所需功率。所述的功率分配方法，包括如下步驟Al，所述源節(jié)點選擇中繼節(jié)點，且所述功率服務(wù)器公布標(biāo)值價格；
所述源節(jié)點根據(jù)中繼節(jié)點的選擇方案來選出較好中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息；功率服 務(wù)器向中繼節(jié)點公布此次投標(biāo)的價格；A2，中繼節(jié)點向功率服務(wù)器投出標(biāo)值；中繼節(jié)點根據(jù)此次的標(biāo)值價格和自己的信道條件估算出此次的標(biāo)值，然后為獲得 功率，向功率服務(wù)器投出該標(biāo)值；A3，功率服務(wù)器根據(jù)標(biāo)值給相應(yīng)中繼節(jié)點分配功率；A4，中繼節(jié)點根據(jù)分配的功率向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。所述的功率分配方法，其中步驟A2具體執(zhí)行以下操作所述中繼節(jié)點根據(jù)其所獲 得的信息和功率服務(wù)器的標(biāo)值價格來估算出此次投標(biāo)的標(biāo)值來最大化自己的收益。所述的功率分配方法，所述信息包括完全信息和不完全信息；在完全信息情況下， 中繼節(jié)點根據(jù)標(biāo)值價格和所有的信道信息利用拍賣理論計算出投的最佳標(biāo)值使其獲得最 大收益；在非完全信息情況下，中繼節(jié)點采用更新迭代算法調(diào)整其標(biāo)值，向功率服務(wù)器申請 功率來獲得最大收益。所述的功率分配方法，所述步驟A3中當(dāng)接收到各個中繼節(jié)點發(fā)過來的申請功率 的標(biāo)值后，功率服務(wù)器根據(jù)中繼節(jié)點的標(biāo)值的比值對功率進行分配Pi = (bi/( Σ 3^h3+&))Ptot,(yieK) β > 0 是一個正的保留價
JJ，所述的功率分配方法，所述步驟Α4中中繼節(jié)點得到功率后根據(jù)其標(biāo)值向功率服 務(wù)器付一定費用，并且利用申請過來的功率發(fā)射數(shù)據(jù)信號給目的節(jié)點，然后就可以獲得一 定的收益。本發(fā)明的有關(guān)術(shù)語解釋納什均衡(Nash equilibrium, NE)當(dāng)其他參與者的策略給定后，該參與者不會單方面更改自己的策略來增大自己的 收益，在這種情況下就可以達到納什均衡。本發(fā)明中參與者為所有的中繼節(jié)點；策略為中繼節(jié)點向功率服務(wù)器提交的標(biāo)值的集合；收益為中繼節(jié)點向目的節(jié)點的有效傳輸速率。本發(fā)明考慮到非完全信道信息條件下基于拍賣理論利用更新迭代算法向功率服 務(wù)器申請功率，根據(jù)目的節(jié)點設(shè)置的目標(biāo)誤碼率，中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點的數(shù)據(jù)信息并且從 目的節(jié)點處獲得收益。本發(fā)明根據(jù)更新迭代算法來使的功率得到均衡分配，利用目的節(jié)點 設(shè)置的目標(biāo)誤碼率來保證其接收信號的有效性。因此本發(fā)明適合在實際系統(tǒng)中使用，尤其 是在非完全信道信息條件下的功率分配，而且也保證了目的節(jié)點接收信號的有效性。


圖1為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為本發(fā)明無線中繼通信系統(tǒng)模型圖；圖3為納什均衡最佳響應(yīng)與曲線仿真圖；圖4為中繼節(jié)點不同的標(biāo)值與信道增益關(guān)系仿真圖；圖5為中繼節(jié)點不同的收益與信道增益關(guān)系仿真圖；圖6為在IUA下中繼節(jié)點標(biāo)值的收斂性仿真圖；圖7為IUA中學(xué)習(xí)速率的穩(wěn)定條件仿真圖。
具體實施例方式實施例1參照圖1，本發(fā)明的具體實施步驟如下步驟1 源節(jié)點選擇中繼節(jié)點且功率服務(wù)器公布標(biāo)值價格源節(jié)點為向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)中繼選擇方案來選擇最佳的幾個中繼節(jié)點。 功率服務(wù)器也向中繼節(jié)點公布此次標(biāo)值的價格。由圖1中，整個網(wǎng)絡(luò)下有N個中繼節(jié)點，則源節(jié)點根據(jù)中繼選擇方案選出了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù) 據(jù)的節(jié)點，這些節(jié)點共有M個，其組成的集合用符號K來表示。對于功率服務(wù)器公布的標(biāo)值 的價格用P來表示。步驟2 中繼節(jié)點向功率服務(wù)器投出標(biāo)值M個中繼節(jié)點根據(jù)自己獲得的信息和功率服務(wù)器的標(biāo)值價格來估算出此次投標(biāo)的 標(biāo)值來最大化自己的收益。中繼節(jié)點可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給目的節(jié)點而獲得相應(yīng)的收益，但同時必須為向功率服務(wù) 器申請的功率付出自己的成本。因此中繼節(jié)點獲得的收益可以表示為
權(quán)利要求
1.一種基于拍賣理論的中繼通信中的功率分配方法，其特征在于，包括源節(jié)點、中繼節(jié) 點和功率服務(wù)器，功率服務(wù)器作為拍賣方拍賣自己的功率而中繼節(jié)點是作為競拍方來競拍 所需功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，具體包括如下步驟Al，所述源節(jié)點選擇中繼節(jié)點，且所述功率服務(wù)器公布標(biāo)值價格；所述源節(jié)點根據(jù)中繼節(jié)點的選擇方案來選出較好中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信息；功率服務(wù)器 向中繼節(jié)點公布此次投標(biāo)的價格；A2，中繼節(jié)點向功率服務(wù)器投出標(biāo)值；中繼節(jié)點根據(jù)此次的標(biāo)值價格和自己的信道條件估算出此次的標(biāo)值，然后為獲得功 率，向功率服務(wù)器投出該標(biāo)值；A3，功率服務(wù)器根據(jù)標(biāo)值給相應(yīng)中繼節(jié)點分配功率；A4，中繼節(jié)點根據(jù)分配的功率向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率分配方法，其特征在于，其中步驟A2具體執(zhí)行以下操作 所述中繼節(jié)點根據(jù)其所獲得的信息和功率服務(wù)器的標(biāo)值價格來估算出此次投標(biāo)的標(biāo)值來 最大化自己的收益。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，所述信息包括完全信息和不完 全信息；在完全信息情況下，中繼節(jié)點根據(jù)標(biāo)值價格和所有的信道信息利用拍賣理論計算 出投的最佳標(biāo)值使其獲得最大收益；在非完全信息情況下，中繼節(jié)點采用更新迭代算法調(diào) 整其標(biāo)值，向功率服務(wù)器申請功率來獲得最大收益。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的功率分配方法，其特征在于，所述步驟A3中當(dāng)接 收到各個中繼節(jié)點發(fā)過來的申請功率的標(biāo)值后，功率服務(wù)器根據(jù)中繼節(jié)點的標(biāo)值的比值對功率進行分配=Pi= (bi/( Σ』εΙ^+β))Ρ_，(V/eK) β >0是一個正的保留價。>
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的功率分配方法，其特征在于，所述步驟Α4中中繼 節(jié)點得到功率后根據(jù)其標(biāo)值向功率服務(wù)器付一定費用，并且利用申請過來的功率發(fā)射數(shù)據(jù) 信號給目的節(jié)點，然后就可以獲得一定的收益。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中繼通信中基于拍賣理論的功率分配方法，涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，主要解決在完全信息和非完全信息情況下功率分配以及設(shè)置了目標(biāo)誤碼率保證目的節(jié)點接收有效的信息。在完全信息情況下，中繼節(jié)點根據(jù)標(biāo)值價格和所有的信道信息利用拍賣理論計算出投的最佳標(biāo)值使其獲得最大收益；在非完全信息情況下，中繼節(jié)點采用更新迭代算法調(diào)整其標(biāo)值，向功率服務(wù)器申請功率來獲得最大收益。本發(fā)明還設(shè)置了目標(biāo)誤碼率來保證目的節(jié)點接收有效信息。
文檔編號H04W72/08GK102065481SQ20101056015
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者倪京兆, 傅豐林, 李靜磊, 楊清海 申請人:西安電子科技大學(xué)