[發明專利]無線電網絡中基于契約的動態頻譜分配方法

無效

• 申請號: 201210106394.X
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102647717A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 馮心欣;高林;孫高飛;王新兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W72/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種通信技術領域的方法，尤其是一種無線電網絡中的動態頻譜分配方法，具體地，涉及無線電網絡中基于契約的動態頻譜分配方法。

背景技術

近年來，隨著無線通信技術的飛速發展，無線頻譜成為越來越稀缺的資源。為了解決該問題，學者提出了認知無線電，允許對已授權頻譜進行二次利用以提高頻譜利用率。在認知無線電網絡中，一般分為主要用戶和次級用戶。其中，主要用戶為授權用戶，次級用戶為非授權用戶，又稱為認知無線電用戶，主要用戶和次級用戶可以采用擇機式或協商式的方式共享授權頻段。在擇機式頻譜共享中，次級用戶無需付費就可以使用頻譜，并可能對主要用戶造成潛在的干擾。這對于為了獲取執照而支付了大筆費用的主要用戶而言是不公平的。協商式頻譜共享可以較好地解決上述問題。在協商式頻譜共享方式下，主要用戶和次級用戶針對頻譜的范圍、使用限制、時段和價格等進行協商，次級用戶只能在主要用戶指定的頻段或時段上進行通信，未得到主要用戶許可的情況下次級用戶不可以使用授權頻段。因此，協商式頻譜共享中的研究重點是，如何設計一種可行的協商方案，使主要用戶愿意出售授權頻段，同時，次級用戶愿意從主要用戶處購買頻段。

經對現有技術文獻的檢索發現，Niyato等于2009年在IEEE?Transaction?on?Mobile?Computing期刊上發表了“Dynamics?of?Multiple-Seller?and?Multiple-Buyer?Spectrum?Trading?in?Cognitive?Radio?Networks：A?Game-Theoretic?Modeling?Approach”(認知無線網絡中的多賣家多買家動態頻譜交易：基于博弈論的方法)。該技術提出了一種基于演化博弈和非合作博弈的頻譜交易模型，通過迭代算法，可實現次級用戶的動態頻譜購買行為達到演化博弈均衡點，且主用戶間的競爭式頻譜出售行為達到納什均衡點?；谂馁u理論，Gao等于2011年在IEEE?Transaction?on?Mobile?Computing期刊上發表了“MAP：Multi-Auctioneer?Progressive?Auction?for?Dynamic?Spectrum?Access”(MAP：基于多賣家漸進式拍賣的動態頻譜接入)。該技術提出了一種多買家多賣家場景下的漸進式頻譜拍賣算法以解決動態頻譜共享的問題，在保證個體激勵的基礎上，可實現全局最優的頻譜使用效率。

上述現有技術都沒有考慮過不同類型的頻譜買家對頻譜資源的實際要求不同這一問題。在他們的工作中，所有頻譜資源被賦予相同的質量，并在所有頻譜買家中進行交易，這一假設與實際情況不符。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，提出了一種無線電網絡中的空閑頻道分配方法。本發明適用于具有單個頻譜擁有者和多個頻譜買家的認知無線電網絡。本發明最終由授權系統提出一組最優的質量價格組合，稱為最優契約，使得授權系統因為出售信道而獲得的總收益達到最大。

根據本發明的一個方面，提供一種無線電網絡中基于契約的動態頻譜分配方法，包括如下步驟：

步驟一，授權系統統計自身的空閑頻道數目，并定義自身的收益函數；認知無線鏈路定義自身的收益函數，并向授權系統匯報自身的類別信息；

步驟二，授權系統將根據認知無線鏈路的類別信息求解最優質量集合，首先求出獨立最優解的集合然后依次消去中的不合理子序列，直到成為合理的質量集合為止，此時的即為最優質量集合

步驟三，授權系統根據所求的最優質量集合按照一定規則，求出相應的最優價格集合；

步驟四，授權系統向所有認知無線鏈路宣告最優契約第t類認知無線鏈路根據自己的類別，選擇相應的傳輸功率并向授權系統支付價格

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括如下步驟：

步驟一，將單個授權系統和多個認知無線電鏈路構成的分布式認知無線電網絡模型建模為壟斷市場模型，并將其中的動態頻譜分配問題建模為基于契約的頻譜交易問題。

在該系統中，授權系統作為頻譜賣家出租其空閑信道，認知無線電鏈路作為頻譜買家租用所需信道。將某個信道上認知無線電鏈路允許的最大功率定義為該信道的質量q。

針對授權系統，需定義以下兩個變量。首先，定義認知無線電鏈路使用該信道對授權系統造成的利益損失為信道成本(Cost)。則質量為q的信道成本記為：

C(q)＝C₀+T(q)????????????式一