基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法，屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下步驟：1)對(duì)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流進(jìn)行劃分，將在重傳過(guò)程中得到幫助的節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流作為受助業(yè)務(wù)流，提供幫助的作為中繼；2)定義受助業(yè)務(wù)流為買(mǎi)方，中繼為賣(mài)方；利用買(mǎi)賣(mài)模型，分析買(mǎi)賣(mài)雙方的行為并定義效用函數(shù)；3)根據(jù)買(mǎi)賣(mài)雙方旨在最大化各自的收益效用，分析得到買(mǎi)賣(mài)雙方各自的最優(yōu)解，即為博弈模型中的斯塔克伯格均衡解；4)買(mǎi)方受助業(yè)務(wù)流根據(jù)各個(gè)賣(mài)方提供的網(wǎng)絡(luò)編碼概率單位價(jià)格和各自的位置信息等，判斷哪個(gè)賣(mài)方能使自己的效益最大，確定最終成交價(jià)格并選擇該賣(mài)方幫助自己采用網(wǎng)絡(luò)編碼重傳丟失的數(shù)據(jù)包。本方法通過(guò)提高重傳效率，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重 傳方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了有效的提高系統(tǒng)性能，網(wǎng)絡(luò)編碼（network coding)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳 輸過(guò)程中。不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思想是使中間節(jié)點(diǎn)能夠?qū)邮?到的信息進(jìn)行相關(guān)編碼，以"存儲(chǔ)-編碼-轉(zhuǎn)發(fā)"的模式工作，并在接收節(jié)點(diǎn)處能夠完成相 關(guān)解碼，從而還原信息本身的功能。然而，由于在采用網(wǎng)絡(luò)編碼的重傳機(jī)制時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)作 為中繼幫助其他節(jié)點(diǎn)恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包,而其自身數(shù)據(jù)包只有當(dāng)接收方接收到足夠的副本 時(shí)才能正確恢復(fù)，這會(huì)在一定程度上影響中繼自身數(shù)據(jù)包的正確恢復(fù)。因此，節(jié)點(diǎn)會(huì)拒絕作 為中繼幫助其他節(jié)點(diǎn)傳輸丟失的數(shù)據(jù)包，這種自私性使得現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼重傳機(jī)制無(wú)法最 優(yōu)工作，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能退化。另一方面，如果采用網(wǎng)絡(luò)編碼，節(jié)點(diǎn)可以在中繼重傳階段， 通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)的幫助正確接收自身之前丟失的數(shù)據(jù)包，該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流記為受助業(yè)務(wù) 流。因此，節(jié)點(diǎn)需要一定的方法激發(fā)中繼幫助自身重傳數(shù)據(jù)包。綜上可以發(fā)現(xiàn)，探尋一種網(wǎng) 絡(luò)編碼重傳策略是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。
[0003] 目前，解決網(wǎng)絡(luò)編碼重傳問(wèn)題的研究主要集中于兩類(lèi)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中：x型場(chǎng)景和單 發(fā)送方多接收方（single-sender-multiple-receiver)場(chǎng)景。
[0004] X型場(chǎng)景的主要思想是利用匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的信息編碼匯聚成一個(gè)新的數(shù)據(jù) 包，即編碼包，廣播發(fā)送該編碼包，并在接收方進(jìn)行解碼操作，從而完成信息互換。相對(duì)于傳 統(tǒng)方法，X型場(chǎng)景中采用網(wǎng)絡(luò)編碼的方法減少了傳輸次數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。單發(fā)送方多接 收方場(chǎng)景目前研究廣泛，已經(jīng)提出了一系列網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用方案，這些方案可以有效減少?gòu)V 播重傳的次數(shù)、提高重傳效率和重傳的可靠性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的提高起到了巨大的作用。
[0005] 然而以上兩種場(chǎng)景都存在很多不足：X型場(chǎng)景在單跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中是不存在的。由 于在單跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，所有數(shù)據(jù)包都能夠直接傳輸，發(fā)送方能夠直接將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)浇邮?方，不需要匯聚節(jié)點(diǎn)，所以X型場(chǎng)景下的大量研究在單跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中并不適用。而單個(gè)發(fā)送 方多個(gè)接收方的場(chǎng)景是一種只適合于一些情景的特殊場(chǎng)景，比如，基站到用戶(hù)的下行鏈路。 但是，多個(gè)發(fā)送方多個(gè)接收方（multiple-sender-multiple-receiver)的場(chǎng)景是一種更常 見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)，這一點(diǎn)卻沒(méi)有得到考慮，顯然具有一定的局限性。
[0006] 同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)的自私性，一方面節(jié)點(diǎn)拒絕作為中繼幫助其他節(jié)點(diǎn)傳輸丟失的數(shù) 據(jù)包，因此需要對(duì)采取網(wǎng)絡(luò)編碼重傳其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的中繼進(jìn)行補(bǔ)償。另一方面，節(jié)點(diǎn)希望 在網(wǎng)絡(luò)編碼中繼重傳階段得到其他節(jié)點(diǎn)的幫助，恢復(fù)自己之前沒(méi)有正確接收的數(shù)據(jù)包，因 此需要通過(guò)一定方法激勵(lì)中繼幫助自己重傳數(shù)據(jù)包。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，針對(duì)節(jié)點(diǎn)的自私行為導(dǎo)致現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼重傳機(jī)制無(wú)法最優(yōu)工作，從 而造成網(wǎng)絡(luò)性能退化，同時(shí)已有的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸機(jī)制存在很多不足，未能考慮多個(gè)發(fā)送方 多個(gè)接收方單跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的問(wèn)題，造成網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用的局限性等缺陷，本發(fā)明提供一 種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法，該方法綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中受助業(yè)務(wù)流和中 繼的行為特征來(lái)設(shè)置效用函數(shù)，從而合理地激勵(lì)節(jié)點(diǎn)合作，不僅使業(yè)務(wù)流選取到位置更好 的中繼幫助自己重傳丟包，同時(shí)也使得中繼獲取合理的回報(bào)，最大化了收益，通過(guò)提高重傳 效率，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)性能。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0009] -種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟一：對(duì)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流進(jìn)行劃分，將在重傳過(guò)程中得到幫助的節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流作為受 助業(yè)務(wù)流，提供幫助的則作為中繼；
[0011] 步驟二：定義受助業(yè)務(wù)流為買(mǎi)方，中繼為賣(mài)方；利用買(mǎi)賣(mài)模型，分析買(mǎi)賣(mài)雙方的行 為并定義效用函數(shù)；解決了節(jié)點(diǎn)的自私性問(wèn)題，并激勵(lì)節(jié)點(diǎn)作為中繼幫助其他節(jié)點(diǎn)重傳丟 包；
[0012] 步驟三：根據(jù)買(mǎi)賣(mài)雙方旨在最大化各自的收益效用，分析得到買(mǎi)賣(mài)雙方各自的最 優(yōu)解，該最優(yōu)解即為博弈模型中定義的斯塔克伯格均衡解；
[0013] 步驟四：買(mǎi)方受助業(yè)務(wù)流根據(jù)各個(gè)賣(mài)方提供的網(wǎng)絡(luò)編碼概率單位價(jià)格和各自的位 置信息等，判斷哪個(gè)賣(mài)方能使自己的效益最大，確定最終成交價(jià)格并選擇該賣(mài)方幫助自己 采用網(wǎng)絡(luò)編碼重傳丟失的數(shù)據(jù)包。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：對(duì)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流進(jìn)行劃分，將在重傳過(guò)程中得到幫助的節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流作為受助業(yè) 務(wù)流，提供幫助的則作為中繼； 步驟二：定義受助業(yè)務(wù)流為買(mǎi)方，中繼為賣(mài)方；利用買(mǎi)賣(mài)模型，分析買(mǎi)賣(mài)雙方的行為并 定義效用函數(shù)； 步驟三：根據(jù)買(mǎi)賣(mài)雙方旨在最大化各自的收益效用，分析得到買(mǎi)賣(mài)雙方各自的最優(yōu)解， 該最優(yōu)解即為博弈模型中定義的斯塔克伯格均衡解； 步驟四：買(mǎi)方受助業(yè)務(wù)流根據(jù)各個(gè)賣(mài)方提供的網(wǎng)絡(luò)編碼概率單位價(jià)格和各自的位置信 息等，判斷哪個(gè)賣(mài)方能使自己的效益最大，確定最終成交價(jià)格并選擇該賣(mài)方幫助自己采用 網(wǎng)絡(luò)編碼重傳丟失的數(shù)據(jù)包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于斯塔克伯格博弈的概率網(wǎng)絡(luò)編碼重傳方法， 其特征在于：在步驟二中，定義的買(mǎi)方效用函數(shù)為％ M，賣(mài)方效用函數(shù)為 \ ;其中，m是買(mǎi)方4需向賣(mài)方支付的費(fèi)用；Aps』,表示采取網(wǎng)絡(luò)編碼買(mǎi)方提高 的數(shù)據(jù)包傳輸成功概率；a表示每單位收益價(jià)格；表示采取網(wǎng)絡(luò)編碼后賣(mài)方\_降低的 數(shù)據(jù)包傳輸成功概率；Y為單位成本價(jià)格。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK104506288SQ201510035314
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月23日
【發(fā)明者】曹儐, 喬麗, 趙為糧, 李云, 劉期烈 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)