[發明專利]一種雙重信息非對稱網絡環境下多用戶協作通信激勵方法有效
| 申請號: | 201710263827.5 | 申請日: | 2017-04-21 |
| 公開(公告)號: | CN107018527B | 公開(公告)日: | 2019-11-08 |
| 發明(設計)人: | 趙楠;劉睿;陳洋;武明虎;熊煒;劉聰;蔣云昊;李利榮;常春 | 申請(專利權)人: | 湖北工業大學 |
| 主分類號: | H04W24/06 | 分類號: | H04W24/06;H04B7/026;H04L12/24 |
| 代理公司: | 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220 | 代理人: | 朱必武 |
| 地址: | 430068 湖*** | 國省代碼: | 湖北;42 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 雙重 信息 對稱網絡 環境 多用戶 協作 通信 激勵 方法 | ||
1.一種雙重信息非對稱網絡環境下多用戶協作通信激勵方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:
步驟1,通過將協作通信網絡映射成勞動力市場,結合基于市場驅動的契約理論特點,建立源節點模型和中繼節點模型;
步驟2,考慮到中繼節點的自私性和個人理性的約束,針對契約簽訂前中繼節點私有信息引起的逆向選擇問題和契約簽訂后中繼節點私有行為引起的道德風險問題,通過建立雙重信息非對稱網絡環境下多用戶協作通信激勵優化模型,實現中繼節點的協作信息甄別和協作努力激勵雙目標,在實現利益雙贏的同時,保證協作通信的實現;
步驟1中,所述建立源節點模型實現過程包括:
在多個中繼節點的中繼幫助下,源節點所獲得的總的信道容量為:
其中,pi是源節點接收端收到的第i個中繼節點中繼功率,n0為噪聲功率;
采用線性共享策略,第i個中繼節點所獲得的報酬wi可表示為wi=αi+βipi,其中,αi為其固定報酬,βi∈[0,1]是該節點的提成比例;
于是,源節點獲得的協作通信效用可定義為:
其中,ρ>0為每單位信道容量所獲得收益;
步驟1中,所述建立中繼節點模型實現過程包括:
由于中繼節點付出的努力越大,他所付出的中繼成本T(pi)也越大,并且,中繼成本會隨著付出努力的增大而增大,于是,T′(pi)>0 and T″(pi)>0,于是,第i個中繼節點的效用可表示為:
其中,θi為第i個中繼節點的中繼系數以描述中繼傳輸信息,包括中繼信道狀態或電池性能;假設在協作通信過程中,中繼信息保持不變,θi越低,第i個中繼節點的中繼成本越低,其中繼能力越強;
步驟2中,所述中繼節點私有信息,所采取的實現過程包括:
假設中繼用戶有N個離散類型,以集合Θ={θ1,θ2,...,θN}表示,0<θ1<θ2<...<θN,具有θi類型的中繼節點個數為Ni,Ω={1,2,...,N};
根據顯示原理,為了激勵中繼節點真實地反映出自身私有類型,需要為每個用戶類型設計一個契約,即N個類型的契約可表示為假設源節點獲得中繼節點的部分私有信息,包括中繼節點總個數K以及類型的θi出現的概率qi,顯然,qi∈[0,1]且
步驟2中,所述建立雙重信息非對稱網絡環境下多用戶協作通信激勵優化模型實現過程包括:
在雙重信息非對稱網絡環境下,首先,源節點需提供給中繼節點的契約產生的回報要高于其保留效用即設計的契約要滿足下面的參與約束條件:
同時,為了確保中繼節點獲得期望效用的最大,協作契約需滿足激勵相容(IC)約束:
此外,為了激勵中繼節點忠實地向源節點反饋其能力類型信息,協作契約需滿足IC約束,以確保能力類型為θi的中繼節點通過選擇第i個合約條款可實現期望效用最大,即
由于源節點知道中繼節點總個數K,每個類型的中繼節點個數Ni的概率密度函數可表示為
于是,在雙重信息非對稱網絡環境下,契約設計的優化問題可定義為在IC和IR條件下源節點期望效益的最大化:
(IC2)αi+βipi-θiT(pi)≥αj+βjpj-θiT(pj),
其中:
Ψ(n1,...,nN,α1,...αN,β1,...,βN,p1,...pN)
=ρA(n1,...,nN,p1,...pN)-B(n1,...,nN,α1,...αN)-C(n1,...,nN,β1,...,βN,p1,...pN)
所述雙重信息非對稱網絡環境下多用戶協作通信激勵優化模型求解的實現過程包括:
由第一個IC條件可知,于是,最優的中繼功率可表示為令G(β,θ)=βp*(β)-θT(p*(β)),可知,G(β,θ)的一階導數即G(β,θ)是β的單調增函數;
于是,所述契約設計的優化問題可簡化為
s.t.(IC)αi+G(βi,θi)≥αj+G(βj,θi),
其中:
Ξ(n1,...,nN,α1,...αN,β1,...,βN)=ρD(ni,βi)-E(ni,αi)-F(ni,βi)
上述問題為非凸優化問題,可借助于窮舉搜索算法獲得其最優解。
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