[发明专利]一种智能电网中基于博弈论的中继选择和功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种智能电网中基于博弈论的中继选择和功率分配方法。

背景技术

未来的无线通信网络通过中继传输可以实现全范围信号的覆盖，减少通信盲区的影响，改善通信传输质量。通过中继的协作传输，可以有效利用无线网络的广播特性，实现空间分集。协作中继网络中的中继选择和在不同中继节点上的功率分配可以极大地影响网络的性能。

未来的协作中继网络中，中继节点可能为不同的服务商或个人所提供，具有自私特性，同时对资源的需求具有非均质约束特性，这些使得通过有效激励机制实现节点的协作传输成为必然。另一方面智能电网作为下一代电能网络与现状传统的电网有着很大的差异，这对无线网络通信技术领域产生的影响也将会有所不同。在未来的智能电网中，可再生能源在电网中起到非常关键的作用，由于不同可再生能源的产生条件不同因此电网在进行能量传输时所提供的价格也有所不同，因此在通信网络中进行中继选择和功率分配时要考虑的因素。目前研究中的中继选择和功率分配时大部分仅考虑最优的功率选择以及中继选择，忽略了电网提供能量价格差异对最终决策所带来的影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种智能电网中基于博弈论的中继选择和功率分配方法。

本发明采用如下技术方案：

一种智能电网中基于博弈论的中继选择和功率分配方法，适用于半双工中继网络系统，包括一个源节点S、一个目的节点D以及K个中继节点，包括如下步骤：

S1用户在每个数据块传输之前，用户可选择中继协作模式，具体为：用户根据自身效用函数从K个中继节点中选择最合适的中继来建立协作通信链路。每个中继节点的报价为η_k(t)，所有中继构成报价集合为Ψ(t)＝{η₁(t),η₂(t),…η_K(t)}；

S2用户对每个中继节点k的效用函数为U_S,k(η_k(t))，在得知每个中继报价集合Ψ(t)的条件下，用户对每个中继节点选择最优购买功率p_k来使得自身的效用函数达到最大值为用户对K个中继节点组成的效用函数最大值集合用户再从集合Θ(Ψ(t))选取最大值，其对应的中继节点为最优中继节点k^*＝argmax(Θ(Ψ(t)))；

S3最优中继k^*的利润函数若被选中继k^*能通过降价出售更多功率来获得更多利润，则更新报价集合Ψ(t)＝{η₁(t),η₂(t),…η_K(t)}，若不降价则报价集合Ψ(t)不变；

其他没有被用户选择的中继将进行通过降价来吸引用户，即η(t+1)＝max(η^min,η(t)-△η)，然后得到新的报价集合为Ψ(t+1)＝{η₁(t+1),η₂(t+1),…η_K(t+1)}，如果Ψ(t)＝Ψ(t+1)则说明中继不再修改报价，用户和中继的策略不再发生变化即达到纳什均衡点，否则返回到S1中。

所述S1中中继的传输方式采用时分复用方式，在第一个时隙用户向基站发送数据，同时各个中继节点收到广播的数据块，第二个时隙内进行中继选择和功率分配，选中的中继k^*以功率p_k向基站发送数据。

所述S2中用户自身对中继节点的效用函数其中为用户可达的中断容量。

所述S3中中继节点自身的利润函数为：U_k(p_k,η_k)＝(η_k-c_k)p_k，其中c_k为中继的成本价格，即中继从智能电网中购入的价格。

所述S3中η^min为中继节点的所能降到的最低价格，即

本发明的有益效果：

本发明在中继选择和功率分配方法下引入经济学博弈论的方法，将用户建模为买者以最大效用为准则选择最优中继和最佳购买功率，将中继建模为卖者由智能电网提供不同的成本价格确定出售价格策略获得最大利润，本发明能够兼顾用户和中继节点的利益的同时有效提高传输速率，计算量较少而且收敛速度快。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；