[发明专利]一种基于互利匹配博弈的分布式中继选择方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于互利匹配博弈的分布式中继选择方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将无线中继网络中的中继选择问题，建模为局部互利匹配博弈模型，匹配博弈模型的参与者是网络内的源节点和中继节点；步骤2，源节点根据自身的通信需求，结合不同中继节点的接入效果和其他源节点的选择策略，对中继节点综合考虑并进行优先序列排序；步骤3，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，并得到被接受或被拒绝两种可能的结果之一；步骤4，中继节点将接收到的所有源节点的接入申请，根据传输效率进行优先级别排序，并根据交换匹配博弈的规则，判定接受或是拒绝源节点的接入申请；步骤5，如果源节点的接入申请被拒绝，则继续向次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，并返回步骤3；否则，源节点的接入申请被接受，进入步骤6；步骤6，传输连接达到稳定状态，结束循环；步骤1所述将无线中继网络中的中继选择问题，建模为局部互利匹配博弈模型，该博弈模型定义为：该博弈模型中包含三个组成部分，其中，和分别是参与博弈的源节点集合和中继节点集合，＞_i,＞_j分别表示源节点和中继节点的匹配偏好关系，此项关系为在和中完全的、具有传递特性和反射性的二元关系，每一个决策者利用偏好关系排列位于匹配对方的匹配项；决策者所能配对的最大数量即为匹配配额q，q_i,q_j分别表示源节点和中继节点的匹配配额；步骤2所述的源节点根据自身的通信需求，结合不同中继节点的接入效果和其他源节点的选择策略，对中继节点综合考虑并进行优先序列排序，具体如下：定义源节点s_n在协同传输网络中得到的传输速率为U(s_n,r_m,d_k)，且U(s_n,r_m,d_k)的定义如式(1)所示：其中γ_sr表示从源节点s到中继节点r的信噪比，同理可得γ_sd和γ_rd表示源节点和中继节点到目的节点的信噪比；源节点s_n通过中继节点r_m与目的节点d_k建立通信链路传输单位时间内达到的传输速率为不选择中继传输单位时间内达到的传输速率为L(r_m)表示接入中继节点的源节点数量，接入同一个中继节点的源节点将平分其时间资源；由于接入不同的中继节点传输速率不同，源节点对于中继节点的优先选择关系式为：源节点根据得到的传输速率对中继节点排序，U(s_i,r_m,d_k)和U(s_i,r_j,d_k)分别表示源节点s_i在中继节点r_m、r_j下的传输速率；步骤4所述中继节点将接收到的所有源节点的接入申请，根据传输效率进行优先级别排序，并根据交换匹配博弈的规则，判定接受或是拒绝源节点的接入申请，具体如下：中继节点在筛选申请者时将对自己提出申请的源节点进行分类，第一类是处于连接状态下的源节点，第二类是未处于连接状态的源节点：对于第一类源节点，当源节点s_n不满意当前中继连接r_j，而对r_m提出连接申请时，r_m将考虑与相关中继节点的总效用，也即判断是否存在：U(s_n,r_m)+U(s_i,r_j)＞U(s_i,r_m)+U(s_n,r_j)        (3)若交换了匹配项后总体传输速率提升，则两个匹配项将交换匹配结果，否则s_n的匹配申请将被拒绝；对于第二类源节点，当源节点s_n当前未有连接着的中继节点时，对中继节点r_m提出连接申请时，r_m只会根据传输速率筛选源节点，并接受最好的源节点。