[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

说明书

本发明属于无线协作通信技术领域，具体涉及一种独立非对称信息下协作通信动态契约激励方法。所用方法为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模型到应用到独立非对称协作通信激励机制中，建立源节点模型和中继节点模型；考虑到独立非对称协作通信网络中节点的自私性和网络信息的非对称性，针对无线节点位置和信道条件等因素的动态和时变特性，通过设计贯穿两阶段协作通信的动态契约模型，结合个人理性和激励相容的条件，实现对中继节点私有信息的甄别，以激励其积极参与数据的传输，从而达到无线频谱资源高效利用以及双方利益最大化的目的。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。

技术领域

本发明属于无线协作通信技术领域，具体涉及一种独立非对称信息下协作通信动态契约激励方法。

背景技术

无线通信技术的迅猛发展，使得频谱资源紧缺的问题日益严峻，这已经严重的影响到了无线通信技术的发展。无线协作通信技术利用源节点(Secondary User，SU)和中继节点(Relay Note，RN)之间的相互合作，能有效地提高数据的传输效率，间接的提高了无线频谱的利用率。无线协作通信技术的关键在于如何建立准确的协作通信模型，这通常需要尽可能的去完善双方的网络信息。然而，在实际的无线通信写作中，由于用户的移动性、无线信道的衰落效应、以及网络信息的私有性等因素，SU和RN之间存在着网络信息非对称问题。因此，如何在众多中继节点中筛选出信道状态好的、通信能力高的中继节点则是非常具有挑战性的。

目前，针对非对称性信息条件下协作通信技术问题正得到广大研究者的关注。而当前市面上最常用的激励方法为拍卖机制。但是，当SU自身的频谱需求较高或者其他中继节点信道状况较差时，可供拍卖的频谱资源就非常少，难以满足协作通信的需求。在这种情况下，基于契约理论的无线协作通信技术就成为了研究者重点关注的问题。现有的无线协作通信技术主要研究静态契约设计，然而，在实际协作通信的数据传输中，无线用户的移动性和无线信道衰落等因素，RN的网络信息是不断变化的。同时，为了避免SU频繁地选择中继节点而产生额外交易成本，需设计一个长期承诺的动态契约来激励RN参与数据的传输。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种独立非对称信息下协作通信动态契约激励方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：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。

进一步地，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，通常将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，可以表示为：