[发明专利]一种独立非对称信息下协作通信动态契约激励方法

权利要求书

1.一种独立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：通过将无线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独立非对称协作通信机制中去，建立源节点SU模型和中继节点RN模型；

步骤2，考虑到独立非对称协作通信网络中节点的自私性以及网络信息的非对称性，对于节点位置和信道条件因素的动态特性，通过建立两阶段协作通信的动态契约模型，源节点SU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模型而总结出的激励相容和个人理性的约束条件，实现对中继节点RN个人私有信息的甄别，以激励其积极参与到无线数据的传输中，同时避免重新选择中继节点而产生额外的成本，从而达到无线频谱资源的高效利用，最后通过建立独立非对称信息下协作通信动态契约激励机制优化模型，得到最优解；

步骤1中，所述建立源节点SU模型实现过程包括：

源节点SU在雇佣中继节点RN为其进行无线数据传输的条件下，中继节点RN的中继服务使得源节点SU所增加的收益为：

其中，p_i为中继节点RN在源节点SU接收端的协作功率，n₀表示噪声功率，为了简化，将n₀的归一化设置为1，并且所有中继节点RN具有相同的利润系数ρ0；

于是，源节点SU所获得的传输效用为其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：

假设中继节点RN能够成功解码源节点SU的数据，令表示i^thRN的发送器RT_i和目标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，所以，将i^thRN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，定义每单位协作功率的成本系数为

成本系数θ_i是i^thRN的私人信息，当θ_i增加时，i^thRN的信道增益减少，其中继成本增加，当θ_i降低时，则表示中继节点RN可能具有较差的中继信道或者更高的中继成本；

i^thRN的效用表示为其获得的报酬w_i减去协作成本C_i(p_i)，写成：

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：

假设每个中继节点RN具有不同的协作类型，其表示为Θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_N}与0≤θ₁θ₂...θ_N，为了反映中继节点RN的实际类型，契约由N个项目组成，每种类型一项，因此，将契约表示为其中Ω＝1,2,...,N，此外，假设源节点SU获得关于中继节点RN类型的某些具体信息，中继节点RN类型为θ_i的先验概率分布表示为q_i，则

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提供一组契约当收到契约时，如果愿意接受某种契约，RNs会评估并通知源节点SU他们的选择；

契约中继阶段：在通知RNs合作指令之后，源节点SU将数据广播到合作的RNs的发射机，然后，RNs将收到的数据中继给目的节点；

契约实现阶段：目的节点在检查接收到的数据后，将通过反馈信道，通知源节点RNs的协作性能，当协作成功时，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^thRN类型在阶段和阶段独立来自于相同的集合Θ＝{θ₁,θ₂,...,θ_N}，具有相同的概率q_i，为了简化分析过程，假设在t＝1,2期间

考虑到要进行两期契约设计，因此源节点SU的总预期效用写为

其中，是t＝1,2期间i^thRN的传输功率，折现因子δ0，δ1表示第2阶段持续时间比第1阶段长；

假设中继节点RN具有与源节点SU相同的折现因子，那么，这两个阶段的i^thRN的效用由下式给出

在这里需要注意的是，当确认与源节点SU的长期契约时，i^thRN只知道其第一阶段类型在实现协作通信的第一阶段之后，通过契约获悉其第二阶段类型

2.根据权利要求1所述的独立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，所述建立独立非对称信息下协作通信动态契约激励机制优化模型实现过程包括：

基于逆向归纳法思想，先考虑第2阶段的契约设计，在第二阶段中，为了确保中继节点RN的通过选择获得非负值效用，应满足以下个人理性约束条件：

其中，是关于i^thRN的第一阶段契约类型；

然后，为了确保在选择时，中继节点RN的获得最大效用，应满足以下激励相容约束条件，

根据上述激励相容约束条件，契约激励每个中继节点RN通过选择契约项目来反映其实际类型；

由于i^thRN类型在阶段和阶段中是独立的，当确立与源节点SU的长期契约时，中继节点RN只知道其第一阶段类型第一阶段契约类型在第2期的源节点SU处应该是无成本的，因此，第二阶段序号为k的中继节点RN的报酬和中继功率独立于

然后考虑第1阶段的契约设计，假设在阶段1的i^thRN的效用写成

由于i^thRN对于阶段2的预期持续效用是跨时间激励相容约束条件写为：

由于阶段2中的中继节点RN的效用独立于也就是则上述激励相容约束条件简化为：

那么，鉴于阶段2的i^thRN预期的延续效用是在中继节点RN获悉其第二阶段类型之前提供契约，i^thRN的跨期个人理性约束条件最终写为

这确保了中继节点RN的跨期效用保持非负；

因此，在保证上述两阶段激励相容和个人理性条件的前提下，源节点SU的最大预期效用问题表示为

s.t.(8)-(9),(12)-(13)

其中，和