[发明专利]基于纳什谈判解的不同谈判能力节点间协作通信方法

说明书

基于纳什谈判解的不同谈判能力节点间协作通信方法，本发明涉及一种基于博弈论的协作通信方法。为了解决传统的通信方法中存在的本地节点能量的利用率低的问题，本发明节点均采用TDMA的方式分享信道；各个节点分享一部分TDMA时隙来中继一部分协作伙伴的信息；并根据效用函数的定义，得到节点1和节点2进行协作通信最终获得的效用表达式；将无线协作通信系统规划为一个二人谈判的博弈问题，根据二人谈判问题的纳什谈判解，得到唯一的TDMA时隙分享比例(m,n)的值；求解得到(m,n)值，使节点1和节点2对应的二人谈判问题其效用最大化，从而使节点1和节点2分享TDMA时隙来进行协作通信。本发明适用不同谈判能力节点间协作通信。

技术领域

本发明涉及一种基于博弈论的协作通信方法。

背景技术

通过对协作通信方案的研究和分析，知道由于无线网络中的终端体积过小，这使得在单一终端上采用多天线来实现空间分集具有很大困难，而协作通信可以利用无线信道的广播特性(Wireless Broadcast Advantage,WBA)来解决这个问题。通过使用协作通信技术，无线网络中的节点利用协作伙伴中继的数据可以形成虚拟多天线来减少衰落的影响。迄今为止，研究人员提出了很多协作模式，如放大转发模式(Amplify and Forward,AF)，解码转发模式(Decode and Forward,DF)，估计转发(Estimate and Forward,EF)模式等。

在物理层进行协作通信的优点已经由众多研究人员详尽的研究，但是，在高层进行协作通信带来的改善效果还没有被完全发掘。特别是多层之间的问题：物理层，以优化系统容量为目标，最小化误码率(Bit Error Rate,BER)，通过功率控制改善链路质量；介质访问控制(Medium Access Control,MAC)层的中继选择和信道分配，例如在所有可能的中继和信道中进行优化选择，可以改善信息源节点到目的节点的链路；路由层，最主要的问题是路由的选择，通过进行协作通信可以通过使用中继来改善链路环境，所以路由最优化不仅取决于通信节点上还包括在中继上的路由选择；应用层，为了进行多媒体传输，中继节点可以发送部分编码和处理过的信息而不仅仅是中继原始信息，而目的节点可以通过多媒体数据的性质来改善重构的语音/图片/视频的质量。在这些考虑中，资源的分配问题是一个需要面临的重要挑战。因为，本地节点中继其他节点的信息意味着必然有自己的某些资源被占用，而功率和带宽多被认为是这种资源。但是对于任意一个理性的无线通信网络中的节点来说，它总是倾向于占用所有资源来使自己的效益最大化的。

发明内容

本发明为了解决传统的通信方法中存在的本地节点能量的利用率低的问题。进而提出了基于纳什谈判解的不同谈判能力节点间协作通信方法。

基于纳什谈判解的不同谈判能力节点间协作通信方法，包括下述步骤：

步骤1：建立一个三节点无线协作通信系统模型，包含两个用户节点和一个目的节点AP(基站AP)，两个用户节点记为节点1和节点2，节点1和节点2分别用WHz的带宽传送信息，并且节点1、节点2均采用TDMA的方式分享信道；由于无线信道具有广播特性，节点1发送的信息可以被节点2接收，反之亦然；节点1与节点2选择对方作为协作伙伴，节点1、节点2都根据自己的决定，来分享一部分TDMA时隙来中继一部分协作伙伴的信息；由于节点的内在谈判要求或该节点发送信息的重要程度，使节点1与节点2可能具有不同的谈判能力，而谈判能力的不同会直接影响资源的分享程度；发送时隙的帧结构如图2所示，三节点无线协作通信系统模型如图1所示；

步骤2：根据效用函数的定义，得到节点1和节点2进行协作通信最终获得的效用表达式；

步骤3：将无线协作通信系统规划为一个二人谈判的博弈问题，根据二人谈判问题的纳什谈判解，得到唯一的TDMA时隙分享比例(m,n)的值；求解得到(m,n)值，使节点1和节点2对应的二人谈判问题其效用最大化，从而使节点1和节点2分享相应比例的TDMA时隙来进行协作通信。