[發明專利]認知網絡中一種真實的利益最大化的異質頻譜雙向拍賣機制

在審

• 申請號: 201610040207.0
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105554773A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 陳兵;周天奇;翟象平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;G06Q30/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了認知網絡中一種真實的利益最大化的異質頻譜雙向拍賣機制，主要 用于解決當前無線通信中的頻譜資源日益短缺而頻譜利用率又相當低下的問題，屬于認知 無線電中的頻譜共享領域。

背景技術

在日趨復雜的電磁環境下，無線通信網絡面臨著諸多挑戰。用戶數量的日趨龐大， 服務類型的多樣化，單一的無線通信技術已經不能滿足數據業務和語音業務的需求。以頻 譜為代表的無線資源是一種稀缺的資源，而用戶想方設法更好的利用頻譜資源。認知無線 電技術為上述問題提供了一種解決方案。自認知無線電概念提出以來，受到業界人士、標準 組織、研究機構及政策部門的廣泛關注，并展開了大量的研究，比如FCC、英國Ofcom辦公室、 IEEE802.16工作組和IEEE802.22工作組等。在我國，國家自然科學基金重點項目群和國 家863計劃項目已先后立項，許多大學和企業機構已開展了針對認知無線網絡的相關技術 研究與開發。圖1是認知無線網絡的一個基本結構圖。認知網絡中一個重要的研究點就是頻 譜共享技術，目前經濟理論中的拍賣機制已經被廣泛的應用到了頻譜共享中。

頻譜共享中拍賣機制的設計的核心問題是解決頻譜復用問題以及保證整個拍賣 機制具有良好的經濟性質。目前的研究內容主要包含靜態同質頻譜單向拍賣，靜態同質頻 譜雙向拍賣，靜態異質頻譜單向拍賣，靜態異質頻譜雙向拍賣，動態頻譜拍賣等。其中，單向 拍賣和雙向拍賣的差異主要在于是否有多個賣家參與拍賣。(Zhou，Xia，andH.Zheng. “TRUST：AGeneralFrameworkforTruthfulDoubleSpectrumAuctions.” Proceedings-IEEEINFOCOM(2009)：999-1007.)在2009年最先提出了一種靜態同質頻譜雙 向拍賣的機制，并且證明了該機制的真實性。頻譜的異質性主要體現在頻譜的頻率，傳輸范 圍，位置等等屬性上。靜態拍賣是指在拍賣開始時買家和賣家的信息均已確定，通常以一輪 出價來決定最后的拍賣贏家以及市場出清價格。而動態拍賣則是在拍賣的過程中還有有新 的買家加入拍賣，整個拍賣是一個持續性的過程，可能會涉及到多輪的出價。拍賣的模型也 有多種，比如每個賣家出售一條信道每個買家購買一條信道的單一貨物拍賣，也有每個賣 家出售多條信道且每個買家可以購買多條信道的組合拍賣。(X.Feng，Y.Chen，J.Zhang， Q.Zhang，andB.Li，``TAHES：ATruthfulDoubleAuctionMechanismfor HeterogeneousSpectrums，″IEEETransactionsonWirelessCommunications，vol.11， no.11，pp.4038-4047，Nov.2012.)在2012年首次提出了一種針對異質頻譜的真實的雙向拍 賣機制，該機制主要解決了如何在頻譜拍賣中處理頻譜異質性的問題，但該文獻沒有考慮 到拍賣者的收益，而且還是使用傳統的干擾圖方式，效率相對低下。

頻譜拍賣中，為了解決頻譜復用問題，一般會先對買家進行分組，分組的方式可以 分為多種，最常見的是基于干擾圖來分組。然后會把分組后的每一組看作是一個買家，采用 某種算法計算出每一組的出價后，把所有的組作為拍賣的買家，來進行一場拍賣，最終決定 市場出清價格和頻譜分配方案。

頻譜拍賣機制設計的另一個重要問題就是要保證整個機制的真實性。真實性是指 參與拍賣的用戶不能通過謊報他們的真實估價來獲取更高的利益。傳統拍賣機制直接運用 到頻譜拍賣中就會出現違背真實性的問題，因此目前的研究中大多數會對傳統拍賣機制進 行一些修改來使得整個拍賣是真實的。

發明內容

[發明目的]：本發明主要解決如何高效地分配頻譜資源的問題，通過引入拍賣機 制，在實現合理分配頻譜的同時提高了拍賣組織者獲取的利益。

[技術方案]：本發明設計時主要考慮以下問題：

1)考慮頻譜的異質性；

2)基于用戶的SINR約束實現頻譜的空間復用；

3)在沒有先驗知識的條件下盡可能最大化拍賣組織者的利益。

4)保證了整個機制的真實性

為解決上述問題，整個機制設計流程如圖2所示，核心可以分為以下四個步驟：

步驟1：基于SINR約束對用戶進行分組，實現頻譜復用；