专利名称：中继通信中基于拍卖理论的功率分配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种中继通信中基于拍卖理论的功率分配 方法，用于无线中继通信系统，解决在完全信息和非完全信息下功率分配问题而且使发射 端的传输速率得到了有效的保证。
背景技术：
为了满足对中继节点功率充分应用的要求，博弈论及其相关理论被视为是实现中 继节点的功率资源有效分配重要方法之一。随着移动通信产业的快速发展，对于中继节点的应用要求也快速增加。如何有效 地分配中继节点的功率资源成为一个关键问题，尤其是在完全信息和不完全信息情况下解 决中继节点的功率分配问题。在以前对中继通信研究中，T. Q. S. Quek介绍了在功率限制和服务质量OlOS)限制 下最小化中继节点传输功率的算法。T. Q. S. Quek在前向放大中继的网络中通过最优化理论 解决中继节点的功率分配问题。J.Huang提出两个拍卖方案(功率拍卖方案和信噪比拍卖 方案)对中继节点的功率进行分配。B. Wang和Ε. V. Belmega引入Mackelberg理论来优化 节点的功率分配与节点选择。但是这些技术和算法都是用到中继节点获得完全信息的情况 下进行分配功率，而在不完全信息情况下，中继节点无法利用这些算法分配功率；在这些中 继节点功率分配的工作中没有考虑目的节点对于信噪比的限制和对接收到数据有效性的 保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于拍卖理论的中继通信中功 率服务器控制下中继节点的功率分配方法。其中功率分配方案以中继节点向功率服务器竞拍的模式实现的，并且以其对目的 节点的有效传输速率作为其收益。同时，目的节点设置了目标误码率来保证其接收数据的 有效性。为实现上述目的，在功率服务器拍卖自己所拥有的功率时，中继节点在满足目的 节点要求的误码率条件下提交合适的标值来最大化自己的收益。然后功率服务器会利用每 个中继节点提交的标值比例来给相应的中继节点分配其功率。而每个中继节点所提交的标 值都能使自己收益最大化的情况下就会达到纳什均衡。本发明的实现方案如下一种基于拍卖理论的中继通信中的功率分配方法，包括源节点、中继节点和功率 服务器，功率服务器作为拍卖方拍卖自己的功率而中继节点是作为竞拍方来竞拍所需功率。所述的功率分配方法，包括如下步骤Al，所述源节点选择中继节点，且所述功率服务器公布标值价格；
所述源节点根据中继节点的选择方案来选出较好中继节点转发数据信息；功率服 务器向中继节点公布此次投标的价格；A2，中继节点向功率服务器投出标值；中继节点根据此次的标值价格和自己的信道条件估算出此次的标值，然后为获得 功率，向功率服务器投出该标值；A3，功率服务器根据标值给相应中继节点分配功率；A4，中继节点根据分配的功率向目的节点转发数据。所述的功率分配方法，其中步骤A2具体执行以下操作所述中继节点根据其所获 得的信息和功率服务器的标值价格来估算出此次投标的标值来最大化自己的收益。所述的功率分配方法，所述信息包括完全信息和不完全信息；在完全信息情况下， 中继节点根据标值价格和所有的信道信息利用拍卖理论计算出投的最佳标值使其获得最 大收益；在非完全信息情况下，中继节点采用更新迭代算法调整其标值，向功率服务器申请 功率来获得最大收益。所述的功率分配方法，所述步骤A3中当接收到各个中继节点发过来的申请功率 的标值后，功率服务器根据中继节点的标值的比值对功率进行分配Pi = (bi/( Σ 3^h3+&))Ptot,(yieK) β > 0 是一个正的保留价
JJ，所述的功率分配方法，所述步骤Α4中中继节点得到功率后根据其标值向功率服 务器付一定费用，并且利用申请过来的功率发射数据信号给目的节点，然后就可以获得一 定的收益。本发明的有关术语解释纳什均衡(Nash equilibrium, NE)当其他参与者的策略给定后，该参与者不会单方面更改自己的策略来增大自己的 收益，在这种情况下就可以达到纳什均衡。本发明中参与者为所有的中继节点；策略为中继节点向功率服务器提交的标值的集合；收益为中继节点向目的节点的有效传输速率。本发明考虑到非完全信道信息条件下基于拍卖理论利用更新迭代算法向功率服 务器申请功率，根据目的节点设置的目标误码率，中继节点转发源节点的数据信息并且从 目的节点处获得收益。本发明根据更新迭代算法来使的功率得到均衡分配，利用目的节点 设置的目标误码率来保证其接收信号的有效性。因此本发明适合在实际系统中使用，尤其 是在非完全信道信息条件下的功率分配，而且也保证了目的节点接收信号的有效性。
图1为本发明方法的流程图；图2为本发明无线中继通信系统模型图；图3为纳什均衡最佳响应与曲线仿真图；图4为中继节点不同的标值与信道增益关系仿真图；图5为中继节点不同的收益与信道增益关系仿真图；图6为在IUA下中继节点标值的收敛性仿真图；图7为IUA中学习速率的稳定条件仿真图。
具体实施例方式实施例1参照图1，本发明的具体实施步骤如下步骤1 源节点选择中继节点且功率服务器公布标值价格源节点为向目的节点发送数据，根据中继选择方案来选择最佳的几个中继节点。 功率服务器也向中继节点公布此次标值的价格。由图1中，整个网络下有N个中继节点，则源节点根据中继选择方案选出了转发数 据的节点，这些节点共有M个，其组成的集合用符号K来表示。对于功率服务器公布的标值 的价格用P来表示。步骤2 中继节点向功率服务器投出标值M个中继节点根据自己获得的信息和功率服务器的标值价格来估算出此次投标的 标值来最大化自己的收益。中继节点可以转发数据给目的节点而获得相应的收益，但同时必须为向功率服务 器申请的功率付出自己的成本。因此中继节点获得的收益可以表示为
权利要求
1.一种基于拍卖理论的中继通信中的功率分配方法，其特征在于，包括源节点、中继节 点和功率服务器，功率服务器作为拍卖方拍卖自己的功率而中继节点是作为竞拍方来竞拍 所需功率。
2.根据权利要求1所述的功率分配方法，其特征在于，具体包括如下步骤Al，所述源节点选择中继节点，且所述功率服务器公布标值价格；所述源节点根据中继节点的选择方案来选出较好中继节点转发数据信息；功率服务器 向中继节点公布此次投标的价格；A2，中继节点向功率服务器投出标值；中继节点根据此次的标值价格和自己的信道条件估算出此次的标值，然后为获得功 率，向功率服务器投出该标值；A3，功率服务器根据标值给相应中继节点分配功率；A4，中继节点根据分配的功率向目的节点转发数据。
3.根据权利要求2所述的功率分配方法，其特征在于，其中步骤A2具体执行以下操作 所述中继节点根据其所获得的信息和功率服务器的标值价格来估算出此次投标的标值来 最大化自己的收益。
4.根据权利要求3所述的功率分配方法，其特征在于，所述信息包括完全信息和不完 全信息；在完全信息情况下，中继节点根据标值价格和所有的信道信息利用拍卖理论计算 出投的最佳标值使其获得最大收益；在非完全信息情况下，中继节点采用更新迭代算法调 整其标值，向功率服务器申请功率来获得最大收益。
5.根据权利要求1至4任一所述的功率分配方法，其特征在于，所述步骤A3中当接 收到各个中继节点发过来的申请功率的标值后，功率服务器根据中继节点的标值的比值对功率进行分配=Pi= (bi/( Σ』εΙ^+β))Ρ_，(V/eK) β >0是一个正的保留价。>
6.根据权利要求1至4任一所述的功率分配方法，其特征在于，所述步骤Α4中中继 节点得到功率后根据其标值向功率服务器付一定费用，并且利用申请过来的功率发射数据 信号给目的节点，然后就可以获得一定的收益。
全文摘要
本发明公开了一种中继通信中基于拍卖理论的功率分配方法，涉及无线通信技术领域，主要解决在完全信息和非完全信息情况下功率分配以及设置了目标误码率保证目的节点接收有效的信息。在完全信息情况下，中继节点根据标值价格和所有的信道信息利用拍卖理论计算出投的最佳标值使其获得最大收益；在非完全信息情况下，中继节点采用更新迭代算法调整其标值，向功率服务器申请功率来获得最大收益。本发明还设置了目标误码率来保证目的节点接收有效信息。
文档编号H04W72/08GK102065481SQ20101056015
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者倪京兆, 傅丰林, 李静磊, 杨清海 申请人:西安电子科技大学