[發明專利]認知網絡中頻譜資源的分配方法

有效

• 申請號: 201210357012.0
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102883326A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王新宇;孫高飛;馮心欣;田曉華;楊峰;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
• 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

本發明屬于通信技術領域，具體地涉及一種認知網絡中頻譜資源的分配方法。

背景技術

隨著無線服務的迅速發展，頻譜資源逐漸成為一種稀缺資源。幾乎所有的可用頻帶都已經被分配給了有關服務供其使用。然而，大量的測量發現在授權頻譜中有相當大的一部分處于未使用或者不常使用的狀態，無線頻譜資源的利用率很低。正是如此，認知無線電（CR，Cognitive?Radio）技術被提出，用于解決當前無線頻譜資源的低利用率，同時也使得頻譜的分配變得十分靈活。

認知無線電也被稱為智能無線電，是一種動態感知空閑頻譜并加以分配利用的技術，其核心目標是改變現有固定頻譜分配方式對頻譜利用不夠充分的缺點，以更有效地利用頻譜資源。通過頻譜感知和系統的智能學習能力，實現動態頻譜分配和頻譜共享。由認知無線電技術衍生的認知無線網絡則成為未來網絡的主要發展方向。在認知無線網絡中，頻譜資源的原始擁有者被稱為主用戶（PU，primary?user），而試圖在PU頻譜空閑時通過租借的方式使用PU頻譜的用戶被稱為次級用戶（SU，secondary?user）。

目前，一般將認知無線網絡的模型分為獨占使用（exclusive?use）和層級接入（hierarchical?access）兩種。獨占使用模型中，主用戶將未被使用的頻段租賃給次級用戶使用。在層級接入模型中，當主用戶處于空閑狀態時，次級用戶才可以傳輸數據。在層級接入模型中，根據主用戶行為的動態特性又可以將次級用戶的頻譜使用分為動態頻譜分配（dynamic?spectrum?allocation）和機會頻譜接入（opportunistic?spectrum?access）兩種。在動態頻譜分配中，主用戶的動態特性較低，頻譜資源在一個相對較長的時間段內處于未使用狀態。然而在機會頻譜接入中，次級用戶的動態特性較高，頻譜資源的空閑狀態只持續一段較短的時隙。針對動態頻譜分配，目前有很多經濟學工具被用于解決其中的相關具體問題，在這些經濟學工具中，拍賣理論作為一種強有力的工具，被很好地應用到動態頻譜分配中。

利用拍賣理論實現動態頻譜分配技術多關注于實現提高次級用戶的總收益（net?social?welfare），也稱為次級用戶價值總和、主用戶的收益（generated?revenue）與保證拍賣機制的真實性（truthfulness）中的一項或者幾項。就目前而言，利用動態規劃或者窮舉法可以實現最大化次級用戶的總收益，然而不論是動態規劃還是窮舉法，其運算復雜度都很高，且均不適用于短時間的動態頻譜分配。有關認知無線網絡中頻譜資源的分配還可以參見文章“A?General?Framework?for?Clearing?Auction?of?Wireless?Spectrum”（無線頻譜拍賣的一種普遍架構，IEEE?Symposium?on?New?Frontiers?in?Dynamic?Spectrum?Access?Networks?2007）。

因此，對于認知網絡中頻譜資源的分配而言，如何能夠既降低頻譜資源分配過程中的運算復雜度，又最大化次級用戶的總收益、提高頻譜利用率成為目前亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種運算復雜度低、次級用戶的總收益高和頻譜利用率高的認知網絡中頻譜資源的分配方法。為解決上述技術問題，本發明提供了一種認知網絡中頻譜資源的分配方法，包括：

獲取空閑時頻單元塊的數量；

發送廣播信息至次級用戶，所述廣播信息包括：所述空閑時頻單元塊的數量；

獲取所述次級用戶反饋的選擇信息，所述選擇信息包括：所述次級用戶申請的時頻單元塊的數量及其總報價；

基于所述選擇信息，獲取每個次級用戶的范數，所述范數關聯于所述選擇信息；

按照所述次級用戶的范數由大至小的順序確定獲得頻譜資源的次級用戶。

可選的，所述每個次級用戶的范數通過如下方式確定：

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