[发明专利]一种D2D协作网络场景下基于社会关系的功率分配方法

说明书

本发明请求保护一种D2D协作网络场景下基于社会关系的功率分配方法，属于移动通信技术领域。所述方法包括以下步骤：1、利用社会属性生成社会‑物理关系图；2、建立请求和协作双方的利益函数；3、基于双方利益函数建立两阶Stackelberg博弈模型；4、通过博弈调整确定功率分配策略和功率价格。本发明公开了一种基于社会关系的功率分配算法，并通过Stackelberg定价机制激励用户进行协作。该机制在激励用户进行协作的同时，保证了协作用户和普通请求用户的利益最大化。

技术领域

本发明属于D2D移动通信技术领域，具体涉及基于社会网络的功率分配方法，可以实现协作通信中有效的功率分配。

背景技术

随着移动互联网业务的不断发展以及智能移动终端的普及，用户对多媒体业务的需求呈现爆炸式增长。根据Cisco公司在2015年发布的相关数据显示，未来五年移动数据流量将会增长近八倍。然而，当前移动通信网络已经较难满足用户对高数据速率的要求，需对网络架构做出相应提升。

在传统蜂窝网络中，尽管用户间的距离具备直接通信的条件，他们的通信也必须经过基站。此外，用户要获得所需数据也只能通过蜂窝下行链路从基站处下载。当网络中的数据流量较大时，如在音乐会现场、大型晚会现场，如果用户利用传统的蜂窝模式进行多媒体内容下载，不仅会导致网络资源的紧张，同时也会降低用户的体验质量。作为典型的短距离终端直连技术，D2D允许用户无需经过基站直接进行通信，这无疑大大增强了数据传输速率，有效降低了网络负载。在该技术场景下，一方面，当多个用户向基站请求相同的内容时，为了节省频谱资源，部分移动用户可以在获得数据内容后将其以D2D通信的方式转发分享给其余请求用户，另一方面，对于信道质量较差的边缘用户来说，可以利用D2D中继技术，通过多跳的方式从邻居用户处获得所需内容。由此可见，D2D通信技术可以与协作通信进行有效结合，提高网络资源利用率和吞吐量，提升用户的体验质量。

然而，移动终端通常由用户所携带，其通信行为会受到用户主观性的影响。一般来说，用户个体具有较强的自私性，这种特性会给通信过程带来负面影响。特别地，在协作通信中，若用户要帮助其他用户完成数据传输，需要耗费自身的功率等资源，而用户的自私性会使得用户不愿意加入协作行列。用户的自私性分为两类，一类是个人自私性，另一类是社会自私性。就前者而言，自私用户对所有用户都表现出自私性，在无利益驱动的情况下不愿意贡献出自己的资源。而对于后者，用户的自私性会受到关系强度、信任程度以及活跃度等因素的影响，也就是说，用户对关系较近的其与用户，如家人、朋友等会表现出一定的利他主义，愿意协助他们完成通信过程。可见，需要设计合理的激励机制以促进用户的协作意愿，保障协作用户和请求用户的利益。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。在考虑用户自私性和用户利益的基础上，在D2D协作网络场景下研究一种基于社会关系的功率分配方法。

鉴于此，本发明的技术方案如下：

一种D2D协作网络场景下基于社会关系的功率分配方法，其包括以下步骤：

1)、获取终端用户之间的社会属性，并结合用户间链路速率和社会关系强度生成社会-物理关系图,建立耦合网络。

2)、结合用户间的社会关系和功率限制，根据请求用户所达到的速率提升和协作用户所获得的支付报酬,分别建立请求用户和协作用户双方的利益函数。

3)、考虑到协作用户和请求用户双方的利益冲突，基于双方利益函数建立两阶Stackelberg博弈模型。

4)、请求用户和协作用户之间通过博弈调整形成分配方案，并基于步骤3)的Stackelberg博弈模型确定功率分配策略和功率价格。