[发明专利]一种基于互利匹配博弈的分布式中继选择方法

说明书

本发明公开了一种基于互利匹配博弈的分布式中继选择方法。该方法为：将无线中继网络中的中继选择问题建模为局部互利的匹配博弈模型，模型的参与者是网络内的源节点和中继节点；网络中的源节点对不同中继节点综合考虑，并进行优先序列排序；每个源节点向优先级最高的中继节点提出申请；不满足当前连接的源节点向优先级最高的中继节点提出接入申请，中继节点对向自己提出申请的源节点进行优先级排序，并根据交换匹配博弈的规则选择接受或是拒绝源节点的请求；如果申请请求被拒绝，源节点将会对次最优的中继节点提出申请，如果没有更好的选择将保持原有的策略；循环进行匹配选择，直到传输连接达到稳定状态。本发明能够有效提升中继网络的吞吐总量性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种基于互利匹配博弈的分布式中继选择方法。

背景技术

针对下一代网络的井喷式容量需求和高效传输所进行的研究层出不穷。其中，协同通信(A.Nosratinia,T.E.Hunter,and A.Hedayat,Cooperative communication inwireless networks,IEEE Communications Magazine,vol.42,no.10,pp.74-80,2004.)被视为一种极具潜力的传输技术，其通过空间分集技术有效提升传输的传输速度和传输效率。在协同传输中，中继节点可以被用来重传从源节点发出的数据至目的节点，达到提升传输效率的目的。然而并非所有的中继分配方案都可以提升传输性能。不合理的中继分配方案甚至为传输造成负面的影响(C.Jun,S.Xuemin,J.W.Mark,and A.S.Alfa,Semi-Distributed User Relaying Algorithm for Amplify-and-Forward Wireless RelayNetworks,IEEE Transactions on Wireless Communications,vol.7,no.4,pp.1348-1357,2008.)。因此中继分配问题是中继传输技术中一项重要问题。

到目前为止，已有许多方法力求解决中继分配问题。他们中的大多数处理方法为集中式算法(S.Sharma,Y.Shi,Y.T.Hou,and S.Kompella,An Optimal Algorithm forRelay Node Assignment in Cooperative Ad Hoc Networks,IEEE/ACM Transactionson Networking,vol.19,no.3,pp.879-892,2011.)。集中式方法总是需要一个中心控制器收集网络中所有节点的信息，然后完成中继的资源分配。随着无线网络规模扩大，优化问题将变得越来越复杂，这将导致系统开销过大。针对这一问题，一些文献提出分布式中继分配方案(Z.Chen,T.Lin,and C.Wu,Decentralized Learning-Based Relay Assignment forCooperative Communications,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.65,no.2,pp.813-826,2016.)，但这需要花大量的时间来学习收敛。分布式方法面临的主要问题是源节点不知道其他源节点的中继选择决策，这导致了中继分配的不稳定。